KR100358888B1 - The multi-pore ceramic using the slag of the by-products from iron-steel-industry and waste casting sand dust and method of making the same - Google Patents
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Abstract
철강산업 공정에서 폐기물로 연간 수백만톤 발생되는 고로, 제강 및 주물 슬래그(Slag)와 주물 모래형틀로부터 발생되는 폐기물인 미분사를 재활용하기 위해 이 폐기물들을 제조함으로써 얻어지는 다공성 세라믹에 관한 것으로서 세라믹 내의 기공성을 이용하여 흡착 작용과 미생물 담체 소재로 활용하여 정화가 어려운 염색폐수, 쓰레기 침출수 및 축산 폐수 등을 쉽게 정화할 수 있다.Porous ceramics obtained by manufacturing these wastes for recycling fine blasting, which is generated from blast furnaces, steelmaking and casting slag and casting sand molds, which generate millions of tons of waste per year in the steel industry process. By using the adsorption action and microbial carrier material can be easily purified dyeing wastewater, waste leachate and livestock wastewater difficult to purify.
본 발명에 따른 다공성 소결체의 세라믹 제조 방법은 입자크기 1㎜이하로 파쇄한 슬래그와 700㎛ 이하인 미분사를 1:0 내지 1:1의 중량 비율로 균일하게 혼합하는 단계와 혼합물에 5내지 20중량 %의 물을 첨가한 후 입경에 5㎜내지 20㎜가 되도록 혼합물을 성형하는 단계와 성형물을 200℃내지 300℃에서 1시간 건조시킨 후 850℃내지 1,200℃로 소결하는 단계로 이루어진다. 성형물에는 0.1내지 30중량%의 규조토분말 또는 액상, 석탄분말 또는 액상, 제올라이트(백토)분말 또는 액상, 산화아연(ZnO)분말 또는 액상, 산화구리(CuO)분말 또는 액상, 산화티타늄(TiO2)분말 또는 액상, 산화은(AgO)분말 또는 액상, 백금(Pt)분말 또는 액상, 석회분말 또는 액상, 석고분말 또는 액상, 반토(Al2(SO4)3·nH2O)분말 또는 액상 및 활성탄분말 또는 액상, 장석분말 또는 액상을 함께 첨가하여 촉매제 및 미생물 성장 담체로 사용하는 것도 바람직하다.The method for producing a ceramic of the porous sintered body according to the present invention comprises the steps of uniformly mixing the slag crushed to the particle size 1mm or less and the fine powder of 700㎛ or less in a weight ratio of 1: 0 to 1: 1 and 5 to 20 weight in the mixture After the addition of% of water to form a mixture to form a particle diameter of 5mm to 20mm and drying the molded product at 200 ℃ to 300 ℃ for 1 hour and then sintered to 850 ℃ to 1,200 ℃. The molding may contain 0.1 to 30% by weight of diatomaceous earth powder or liquid phase, coal powder or liquid phase, zeolite powder or liquid phase, zinc oxide (ZnO) powder or liquid phase, copper oxide (CuO) powder or liquid phase, and titanium oxide (TiO 2 ). Powder or liquid, silver oxide (AgO) powder or liquid, platinum (Pt) powder or liquid, lime powder or liquid, gypsum powder or liquid, alumina (Al 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O) powder or liquid and activated carbon powder Alternatively, it is also preferable to add a liquid, feldspar powder or liquid phase to be used as a catalyst and a microorganism growth carrier.
Description
본 발명은 제선, 제강 및 주물 산업의 부산물로 발생되는 슬래그(slag)와 주물 모래형틀로부터 생성되는 미분사를 이용하여 다공성 세라믹 정화제 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a porous ceramic purifier using a fine powder produced from slag generated by-products of the steelmaking, steelmaking, and foundry industries, and a sand casting mold.
슬래그는 크게 제선 슬래그(고로 Slag)와 제강 및 주물 슬래그로 대별될 수 있는데 제선 슬래그는 선철을 만들 때 발생되는 부산물이며, 제강 슬래그는 선철을 강철로 만들 때 발생하는 부산물이며, 주물 슬래그는 금속 주물을 만들 때 발생하는 부산물이다(이하 '슬래그'라 칭함).Slag can be roughly divided into steel slag (blast furnace slag) and steel and casting slag. Steel slag is a by-product of making pig iron, steel slag is a by-product of making iron iron, and casting slag is a metal casting. It is a by-product that occurs when making flakes.
주성분은 CaO, SiO2및 철분(Fe, FeO, Fe2O3)으로서 70%-95%이루고 있으며, 그 외에 MgO, Al2O3, MnO 등이 함유되어져 있다.The main components are 70% to 95% of CaO, SiO 2 and iron powders (Fe, FeO, Fe 2 O 3 ), and MgO, Al 2 O 3 , MnO, and the like are contained.
제선 슬래그는 토목용 골재로 재활용되어지고 있으나 제강 슬래그는 산화칼슘(CaO)에 의한 팽창, 붕괴로 인하여 토목용 골재로 사용이 어려워 대부분 매립 및 노상 방치 등의 방법으로 연간 수백만톤이 폐기되어지고 있다.Steelmaking slag is recycled as civil engineering aggregates, but steelmaking slag is difficult to use as civil engineering aggregates due to expansion and collapse by calcium oxide (CaO), and millions of tons are discarded annually by methods such as landfilling and road laying. .
제철소 등 주물공장에서 발생되는 폐주물사의 집진 분진은 그 일부를 소결하여 식물성장 토양재로 재활용하고 있으나 그 대부분은 재활용이 불가능한 미세한 입자상태(이하 ″미분사″라 칭함)이기 때문에 그 대부분을 매립 등의 방법으로 폐기하고 있다.Dust collected from waste foundry sand produced at foundry factories, such as steel mills, is sintered and recycled as plant growth soil ash, but most of them are fine particles (referred to as `` unsprayed '') that cannot be recycled. Discarded by the method.
상술한 슬래그와 미분사는 규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 알칼리 토금속(CaO, MgO)들의 산화물로 구성되어 있어 이러한 미분사와 슬래그를 각각 소결한 세라믹 만으로는 쓰레기침출수, 축산폐수 및 염색폐수 등을 치유할 수 없다. 왜냐하면 미분사나 슬래그 자체만을 소결하면 세라믹 성질만 나타냄으로서 수질을 정화하는 중요 수단인 인(P) 및 질소(N) 등의 미세 오염물질을 흡착할 수 있는 기공 형성과 오염 물질을 분해시키는 물질과, 오염원과 반응하기 위한 큰 반응 표면적을 갖지 못하기 때문이다. 그러나 슬래그에 미분사를 혼합하여 소결하면 미분사에 의하여 소결체 부피의 20%에서 85%까지 기공율을 형성하여 고농도로 오염된 수질, 즉 쓰레기 침출수, 축산폐수 및 염료 폐수 등의 수질을 정화할 수 있다.The slag and fine powder described above are composed of oxides of silicon (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and alkaline earth metals (CaO, MgO). Dye wastewater cannot be cured. Because sintering only fine powder or slag itself shows only ceramic properties, it forms pores and decomposes pollutants that can adsorb fine pollutants such as phosphorus (P) and nitrogen (N), which are important means to purify water quality; This is because they do not have a large reaction surface area to react with the pollutant. However, when sintered by mixing the fine powder with slag, it can form porosity from 20% to 85% of the volume of the sintered body by fine spraying to purify high quality polluted water, ie, waste leachate, livestock wastewater and dye wastewater. .
본 발명에 따른 세라믹성 정화제는 폐기 처분되고 있는 슬래그와 미분사를 혼합한 다공성 소결체의 세라믹인 환경 정화제 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The ceramic purifying agent according to the present invention has an object of providing an environmental purifying agent which is a ceramic of a porous sintered body in which slag and fine powder are disposed of in a disposal state and a manufacturing method thereof.
또한 본 발명은 슬래그의 주성분인 Wollastonite(CaSiO3) 결정 구조에 미분사를 혼합 후, 규조토분말 또는 액상, 석탄분말 또는 액상, 제올라이트(백토)분말 또는 액상, 산화아연(ZnO)분말 또는 액상, 산화구리(CuO)분말 또는 액상, 산화티타늄(TiO2)분말 또는 액상, 산화은(AgO)분말 또는 액상, 백금(Pt)분말 또는 액상, 석회분말 또는 액상, 석고분말 또는 액상, 반토(Al2(SO4)3·nH2O)분말 또는 액상 및 활성탄분말 또는 액상, 장석분말 또는 액상 중의 어느 하나를 첨가하여 광촉매제의 역할과 미생물 성장 담체로 합성시키는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention, after the fine powder is mixed with the crystal structure of Wollastonite (CaSiO 3 ) which is the main component of slag, diatomaceous earth powder or liquid phase, coal powder or liquid phase, zeolite (white clay) powder or liquid phase, zinc oxide (ZnO) powder or liquid phase, oxidation Copper (CuO) powder or liquid, titanium oxide (TiO 2 ) powder or liquid, silver oxide (AgO) powder or liquid, platinum (Pt) powder or liquid, lime powder or liquid, gypsum powder or liquid, alumina (Al 2 (SO 4 ) The purpose of the synthesis of the photocatalyst and the microbial growth carrier by adding 3 · nH 2 O) powder or liquid and activated carbon powder or liquid, feldspar powder or liquid.
도 1은 원석 슬래그를 전자주사현미경으로 100배 확대한 사진을 나타낸 그림이다.Figure 1 is a view showing a photograph magnified 100 times the gemstone slag with an electron scanning microscope.
도 2는 슬래그와 미분사의 중량비율 4:1로 소성한 다공성 세라믹의 100배 확대 사진을 나타낸 그림이다.FIG. 2 is a view showing a 100 times magnified photograph of a porous ceramic fired at a weight ratio of 4: 1 of slag and fine powder.
도 3은 슬래그와 미분사의 중량비율 4:1로 소성한 세라믹에 하수물을 통과시 COD 제거율을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the COD removal rate when the sewage is passed through a ceramic fired at a weight ratio of 4: 1 of slag and fine powder.
본 발명에 따른 다공성 소결체의 세라믹 제조 방법은 입자크기 2㎜이하인 슬래그에 700㎛이하인 미분사를 최대 50%중량 비율로 균일하게 혼합하는 단계와 혼합물에 물을 첨가한 후 입경이 소정크기가 되도록 혼합물을 성형하는 단계와 성형물을 소정시간 건조시킨 후 850℃내지 1200℃로 소결하는 단계로 이루어진다.The method for producing a ceramic of the porous sintered body according to the present invention comprises the steps of uniformly mixing the fine powder of 700 μm or less in slag having a particle size of 2 mm or less in a proportion of up to 50% by weight and the mixture so that the particle size becomes a predetermined size after adding water to the mixture. Forming a step and drying the molding for a predetermined time consists of a step of sintering at 850 ℃ to 1200 ℃.
상기 슬래그와 미분사를 혼합할 때 또는 상기 소결체에 0.1 내지 30중량%의 규조토, 석탄, 제올라이트(백토), 산화아연(ZnO), 산화구리(CuO), 산화티타늄(TiO2), 산화은(AgO), 백금(Pt), 석회, 석고, 반토(Al2(SO4)3·nH2O) 및 활성탄, 장석 중 어느 하나가 첨가하여 광촉매제 및 미생물 성장 담체 용도로 사용한다.0.1 to 30% by weight of diatomaceous earth, coal, zeolite (white clay), zinc oxide (ZnO), copper oxide (CuO), titanium oxide (TiO 2 ), silver oxide (AgO) when the slag and fine powder are mixed ), Platinum (Pt), lime, gypsum, alumina (Al 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O) and activated carbon, feldspar is added to use as a photocatalyst and microbial growth carrier.
본 발명에서 슬래그의 입자와 미분사의 입자의 크기는 가능한 작은 것이 좋고, 바람직하게는 슬래그는 2㎜이하로 하는 것이 반응효율상 유리하다. 즉, 슬래그 입자기 너무 크거나 미분사의 입자의 크기가 적정 이상이 되면, 기공의 표면적이 적게 생성되며, 효율적인 정화제로 제조되기 어렵게 되어 소성시간이 길어지기 때문에 생산성이 떨어진다.In the present invention, the size of the slag particles and the fine powder particles are preferably as small as possible. Preferably, the slag is 2 mm or less. In other words, if the slag particle size is too large or the size of the fine powder particles is more than appropriate, the surface area of the pores is generated less, and it is difficult to produce an efficient purifying agent, and thus the productivity is low because the firing time is long.
그런데 실질적으로 슬래그를 작은 크기로 파쇄할 때, 슬래그가 균일하지 않으므로 일부는 작은 크기로 파쇄되지 않는 것도 있을 수 있으나, 2mm이하가 많도록 해야한다.By the way, when the slag is crushed to a small size substantially, the slag is not uniform, but some may not be crushed to a small size, but should be less than 2mm.
슬래그와 미분사의 비율은 미분사가 슬래그의 50wt%를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다. 미분사에서 발생되는 기체에 의해서 슬래그 내에 기공이 형성되어짐으로서 미분사가 없으면, 미분사에 의한 기체 발생량이 적어 기공형성이 어렵고동시에 성형이 어렵게 되며, 미분사가 50wt% 이상으로 미분사 중량비가 크게 되면 슬래그 양이 상대적으로 줄어들어 기공성이 떨어지게 된다.It is preferable that the ratio of slag and fine powder does not exceed 50 wt% of the slag. If no fine powder is formed because the pores are formed in the slag by the gas generated from the fine powder, the gas generation amount due to the fine powder is difficult to form the pores, and the molding is difficult at the same time. The amount is relatively reduced, resulting in less porosity.
상기 슬래그와 미분사를 균일하게 혼합한다. 이는 소결시에 반응이 골고루 용이하게 일어나 균일한 물질을 얻고 기공 또한 균일하게 형성시키기 위함이다.The slag and fine spray are mixed uniformly. This is because the reaction evenly occurs during sintering to obtain a uniform material and uniformly form pores.
혼합물에 물을 혼합할때, 바람직하게는 5 내지 20 중량%의 물을 더한다. 물의 중량비가 5미만이 되면 성형물의 성형과 소결할 때 균열이 일어나 반응성이 떨어지고, 20% 초과시에는 성형 후 입경 크기 분포가 균일하지 않게 되어 원하지 않는 반응이 일어날 가능성이 있다.When mixing water in the mixture, preferably 5 to 20% by weight of water is added. If the weight ratio of water is less than 5, cracking occurs during molding and sintering of the molded product, and the reactivity decreases. If the weight ratio exceeds 20%, the particle size distribution is uneven after molding, which may cause unwanted reactions.
슬래그와 미분사의 혼합물에 물을 첨가하여 얻어진 재료를 과립(Granule)형태로 성형하는 바, 바람직하게는 입자 크기 5㎜ 내지 20㎜로 한다. 입경 크기를 상기 범위로 하는 것은 소결시 반응성을 좋게 하여 다공성 세라믹을 얻기 위함이다. 입경이 약 5㎜정도로 작을수록 소결시 반응성이 좋으며, 20㎜를 초과하게 되면 입자가 커서 반응열이 입자 내부까지 전달되지 않아 반응성이 떨어져 균일한 기공이 잘 형성되지 않는다.The material obtained by adding water to the mixture of slag and fine powder is molded into granules, and preferably has a particle size of 5 mm to 20 mm. The particle size is in the above range to improve the reactivity during sintering to obtain a porous ceramic. The smaller the particle size is about 5mm, the better the reactivity during sintering, and when the particle size exceeds 20mm, the particles are large and the heat of reaction is not transferred to the inside of the particle, resulting in poor reactivity.
본 발명에서 성형을 수행하는 것은 슬래그와 미분사 입자간의 거리를 가깝게 함으로써 반응성을 증가시켜 반응시간을 줄이기 위한 것으로 필수적인 것은 아니며, 또한 반응 온도의 전달이 용이하며, 또한 수질 여과제로 사용후 회수를 용이하게 하기 위한 것이다.Performing molding in the present invention is not necessary to reduce the reaction time by increasing the reactivity by increasing the distance between the slag and the fine spray particles, it is not easy to transfer the reaction temperature, and also easy to recover after use as a water filter It is to let.
다음에, 성형한 혼합물을 건조시킨다. 건조온도 및 건조시간은 최종품의 용도에 따라 달라지는 바, 예를 들어 높은 온도에서 빠른 시간에 건조시키면 강도가떨어지게되고, 낮은 온도에서 천천히 건조시키면 강도가 향상된다.Next, the molded mixture is dried. The drying temperature and drying time vary depending on the purpose of the final product. For example, drying at a high temperature for a short time results in low strength, and drying slowly at a low temperature improves the strength.
즉, 필요에 따라서는 자연건조도 가능하지만 시간이 너무 오래 걸리고, 300℃이상에서도 가능하다. 효율적인 측면에서 바람직하게는 100 내지 400℃에서 0. 5 내지 1.5시간 동안 수행한다. 입경이 5mm인 성형물의 내부까지 건조에는 상기 온도에서 약 1시간이, 만약 입경이 20mm인 성형물은 약 1.5내지 2시간이 소요된다. 건조온도가 400℃를 초과하면 원하지 않는 다른 세라믹 구조로 변하게 되므로 바람직하지 않다.In other words, if necessary, natural drying is also possible, but it takes too long, even at 300 ℃ or more. In terms of efficiency it is preferably carried out at 100 to 400 ℃ for 0.5 to 1.5 hours. Drying to the inside of the molded product having a particle size of 5 mm takes about 1 hour at the above temperature, and a molded product having a particle size of 20 mm takes about 1.5 to 2 hours. It is not preferable if the drying temperature exceeds 400 ° C. since it will change to another unwanted ceramic structure.
건조가 완결되면, 재료를 850℃내지 1,200℃에서 소결 시킨다. 850℃에서부터 슬래그의 반응이 시작되어 1,200℃ 이하에서 반응이 끝나며, 사용 용도에 따라 상기 온도범위 내에서 소결 온도를 조절할 수 있다. 850℃ 미만에서 슬래그는 반응이 전혀 일어나지 않는다. 또한 1,200℃보다 고온에서는 수질을 정화할 수 있는 세라믹성 구조가 아닌 다른 세라믹 구조로 변형이 일어난다.When drying is complete, the material is sintered at 850 ° C to 1,200 ° C. The reaction of the slag starts from 850 ° C to end the reaction at 1,200 ° C or less, the sintering temperature can be adjusted within the above temperature range according to the intended use. Below 850 ° C. slag does not react at all. In addition, when the temperature is higher than 1,200 ° C., the transformation occurs to a ceramic structure other than the ceramic structure capable of purifying water quality.
상기 성형단계와 건조단계 사이에, 0.1 내지 30 중량%의 규조토분말 또는 액상, 석탄분말 또는 액상, 제올라이트(백토)분말 또는 액상, 산화아연(ZnO)분말 또는 액상, 산화구리(CuO)분말 또는 액상, 산화티타늄(TiO2)분말 또는 액상, 산화은(AgO)분말 또는 액상, 백금(Pt)분말 또는 액상, 석회분말 또는 액상, 석고분말 또는 액상, 반토(Al2(SO4)3·nH2O)분말 또는 액상 및 활성탄분말 또는 액상, 장석분말 또는 액상 중 어느 하나를 첨가할 수 있다. 이들을 첨가하는 것은 수중 유기물을 광분해하는 성질을 더욱 보강하는 효과가 있다. 상기 첨가물의 중량비가 0.1%미만이 되면 광촉매 역할이 미비하고, 30% 초과시에는 다공성 세라믹이 만들어지기 어려워 좋지 않다.Between the molding step and the drying step, 0.1 to 30% by weight of diatomaceous earth powder or liquid phase, coal powder or liquid phase, zeolite powder or liquid phase, zinc oxide (ZnO) powder or liquid phase, copper oxide (CuO) powder or liquid phase , Titanium oxide (TiO 2 ) powder or liquid, silver oxide (AgO) powder or liquid, platinum (Pt) powder or liquid, lime powder or liquid, gypsum powder or liquid, alumina (Al 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O Powder or liquid and activated carbon powder or liquid, feldspar powder or liquid can be added. Adding them has the effect of further reinforcing the property of photodegrading the organic matter in water. When the weight ratio of the additive is less than 0.1%, the role of the photocatalyst is insufficient, and when the weight ratio of the additive is more than 30%, it is difficult to make the porous ceramic.
전술한 특성을 갖는 본 발명에 따른 다공성 세라믹을 제조하기 위한 슬래그와 미분사를 구성하는 각각의 성분비를 아래 표 1 내지 표 2와 같다.Each of the component ratios constituting the slag and fine spray for producing a porous ceramic according to the present invention having the above-described characteristics are shown in Tables 1 to 2 below.
본 발명에 이용되는 슬래그의 구성비율은 예를 들어 표 1과 같다.The composition ratio of slag used for this invention is shown in Table 1, for example.
[표1] 슬래그의 구성성분 및 구성비율[Table 1] Composition and composition ratio of slag
또한 미분사의 구성성분 및 구성성분의 비율은 예를들어 표 2와 같다.In addition, the components of the fine powder and the ratio of the components are shown in Table 2, for example.
[표2] 미분사의 구성성분 및 구성비율[Table 2] Composition and composition ratio of fine powder
도 1는 원석 슬래그를 전자주사현미경으로 100배 확대한 그림이며, 기공율이 5% 이하임을 알 수 있었다.Figure 1 is a magnified 100 times the gemstone slag electron scanning microscope, the porosity was found to be 5% or less.
그러나 슬래그와 미분사 중량 혼합비 4:1로 소성 온도에서 소결한 다공성 세라믹의 단면을 현미경으로 촬영한 그림은 도 2이며, 그림에서 나타낸 바와 같이 mm로부터 nm크기까지 여러 크기의 기공을 가지며, 이때 기공율은 약 85%였다.However, the microscopic image of the cross-section of the porous ceramic sintered at the firing temperature with a slag and fine powder weight mixing ratio of 4: 1 is shown in FIG. 2, and as shown in the figure, the pores having various sizes from mm to nm size have porosity. Was about 85%.
여기서 소결체에 규조토분말 또는 액상, 석탄분말 또는 액상, 제올라이트(백토)분말 또는 액상, 산화아연(ZnO)분말 또는 액상, 산화구리(CuO)분말 또는 액상, 산화티타늄(TiO2)분말 또는 액상, 산화은(AgO)분말 또는 액상, 백금(Pt)분말 또는 액상, 석회분말 또는 액상, 석고분말 또는 액상, 반토(Al2(SO4)3·nH2O)분말 또는 액상 및 활성탄분말 또는 액상, 장석분말 또는 액상 중 어느 하나를 첨가하여 다공성세라믹 정화제 효율을 높일 수 있다.Diatomaceous earth powder or liquid phase, coal powder or liquid phase, zeolite powder or liquid phase, zinc oxide (ZnO) powder or liquid phase, copper oxide (CuO) powder or liquid phase, titanium oxide (TiO 2 ) powder or liquid phase, silver oxide (AgO) powder or liquid, platinum (Pt) powder or liquid, lime powder or liquid, gypsum powder or liquid, alumina (Al 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O) powder or liquid and activated carbon powder or liquid, feldspar powder Alternatively, one of the liquid phases may be added to increase the efficiency of the porous ceramic purifier.
쓰레기 침출수, 축산폐수, 염료 폐수 하수 등의 고농도 폐수에 본 발명에 따라서 얻어지는 다공성 소결체를 투입할 경우 수질을 개선할 수가 있으며, 이에 물을 흐르게 하거나 순환 시켜 줌으로서 수질정화에 더욱 효과적이다.When the porous sintered body obtained according to the present invention is added to high concentration wastewater such as waste leachate, livestock wastewater, and dye wastewater sewage, the water quality can be improved, and the water is flowed or circulated to thereby improve water quality.
결과적으로 소결체가 다공성으로 제조되어야만 고농도로 오염된 수질을 정화시킬 수 있다. 미분사가 첨가되지 않은 슬래그는 다공성의 기공을 형성하지 못하기 때문에 고농도로 오염된 수질, 즉 쓰레기 침출수, 축산폐수, 염료폐수 등의 수질을 정화할 수 없다.As a result, the sintered body must be made porous to purify the contaminated water at high concentrations. Slag without the fine powder added does not form porous pores, so it is not possible to purify high-contaminated water quality, that is, waste leachate, livestock waste water, and dye waste water.
본 발명에 따른 소결체인 세라믹으로 고농도 폐수를 정화하는데 사용한 이후 300℃에서 1시간 건조 후 600℃내지 800℃에서 1시간 소결 처리하여 재활용하거나 높은 기공성으로 토양 개량제 또는 식물성장용으로 재사용 할 수 있으므로 2차오염이 없다.Since the ceramic sintered body according to the present invention is used to purify wastewater at high concentration, it is dried for 1 hour at 300 ° C and then sintered at 600 ° C to 800 ° C for 1 hour, or can be reused for soil improver or plant growth with high porosity. There is no secondary pollution.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하도록 한다.Hereinafter will be described a preferred embodiment of the present invention.
제 1 실시 예First embodiment
본 발명의 제 1실시예에 따른 다공성 소결체의 세라믹을 제조하는 공정은 다음과 같다.The process of manufacturing the ceramic of the porous sintered body according to the first embodiment of the present invention is as follows.
입자 크기가 2mm이하인 슬래그와 700μm 이하인 미분사를 중량비 4:1로 균일하게 혼합 후, 20 중량%의 물을 첨가하여, 물이 첨가된 혼합물을 입경이 약 5mm내지 15mm인 크기를 갖는 입상 형태로 성형한다.The slag having a particle size of 2 mm or less and the fine spraying of 700 μm or less are uniformly mixed in a weight ratio of 4: 1, and then 20% by weight of water is added to form a granule having a particle size of about 5 mm to 15 mm. Mold.
상기 성형물을 200내지 300℃의 온도에서 1시간 동안 건조시킨 후, 전기로에서 850내지 1200℃로 소결하여 다공성 세라믹을 제조한다.The molded product is dried at a temperature of 200 to 300 ° C. for 1 hour, and then sintered at 850 to 1200 ° C. in an electric furnace to prepare a porous ceramic.
이때 얻어지는 소결체는 기공율이 75 내지 85%인 다공성이며, 비중이 0.4내지 0.7로서 물에 뜨는 성질을 갖는다.The sintered body obtained at this time is porous having a porosity of 75 to 85%, and has a property of floating in water with a specific gravity of 0.4 to 0.7.
따라서 제 1 실시예에서 제조한 다공성 세라믹은 하수처리 필터제로 사용시 도 3에서 보는 바와 같이 COD 250ppm인 하수물이 20ppm이하로 처리되었다. 본 발명의 다공성 소결체 500g에 유량은 30분에 1L를 필터 시켰으며, 30분 간격으로 필터 되어 나온 물을 측정하였다. 원수의 COD가 250ppm인 경우에 비하여 최종 필터수가 도 3에서 나타낸 바와같이 12ppm정도로 떨어 졌으며, 냄새도 일부 제거되었다Therefore, the porous ceramics prepared in Example 1 were treated with sewage having a COD of 250 ppm and less than 20 ppm, as shown in FIG. 3 when used as a sewage treatment agent. The flow rate of 500 g of the porous sintered body of the present invention was filtered 1 L in 30 minutes, and the water filtered out every 30 minutes was measured. Compared to the case where the raw water COD was 250 ppm, the final filter water dropped to about 12 ppm as shown in FIG. 3, and some odors were also removed.
제 2 실시 예Second embodiment
본 발명의 제 2실시예에 따른 다공성 소결체의 세라믹을 제조하는 공정은 다음과 같다.The process of manufacturing the ceramic of the porous sintered body according to the second embodiment of the present invention is as follows.
입자 크기가 2mm이하인 슬래그와 700μm 이하인 미분사를 중량비 4:1로 균일하게 혼합 후, 20 중량%의 물을 첨가하여, 물이 첨가된 혼합물을 입경이 약 5mm내지 15mm인 크기를 갖는 입상 형태로 성형한다.The slag having a particle size of 2 mm or less and the fine spraying of 700 μm or less are uniformly mixed in a weight ratio of 4: 1, and then 20% by weight of water is added to form a granule having a particle size of about 5 mm to 15 mm. Mold.
상기 성형물을 200내지 300℃의 온도에서 1시간 동안 건조시킨 후, 전기로에서 850내지 1200℃로 소결하여 다공성 세라믹을 제조하고 이 다공성 세라믹에 0.1내지 30중량% 석탄을 물과 혼합하여 첨가 후, 다시 850내지 1200℃로 소결하여 1시간 동안 소결함으로서 석탄의 탄소 성분을 기공 내에 코팅된 다공성 세라믹을 제조한다.The molded product was dried at a temperature of 200 to 300 ° C. for 1 hour, and then sintered at 850 to 1200 ° C. in an electric furnace to prepare a porous ceramic, and 0.1 to 30 wt% coal was added to the porous ceramic by mixing with water, and then again. By sintering at 850 to 1200 ° C. for 1 hour, a porous ceramic is coated with carbon components of coal in pores.
제 2실시 예에서 제조한 활성 탄화된 다공성 세라믹은 쓰레기 침출수, 축산폐수, 염료폐수의 수질 정화 능력을 향상시킬 수 있다.Activated carbonized porous ceramics prepared in the second embodiment can improve the water purification ability of leachate, livestock wastewater, dye wastewater.
제 3 실시예Third embodiment
본 발명의 제 2실시예에 따른 다공성 소결체의 세라믹을 제조하는 공정은 다음과 같다.The process of manufacturing the ceramic of the porous sintered body according to the second embodiment of the present invention is as follows.
입자 크기가 2mm이하인 슬래그와 700μm 이하인 미분사를 중량비 4:1로 균일하게 혼합 후, 20 중량%의 물을 첨가하여, 물이 첨가된 혼합물을 입경이 약 5mm내지 15mm인 크기를 갖는 입상 형태로 성형한다.The slag having a particle size of 2 mm or less and the fine spraying of 700 μm or less are uniformly mixed in a weight ratio of 4: 1, and then 20% by weight of water is added to form a granule having a particle size of about 5 mm to 15 mm. Mold.
상기 성형물을 200내지 300℃의 온도에서 1.5시간 동안 건조시킨 후, 전기로에서 850내지 1200℃로 소결하여 다공성 세라믹을 제조하고 이 다공성 세라믹에 1내지 30중량% 규조토분말 또는 액상, 석탄분말 또는 액상, 제올라이트(백토)분말 또는 액상, 산화아연(ZnO)분말 또는 액상, 산화구리(CuO)분말 또는 액상, 산화티타늄(TiO2)분말 또는 액상, 산화은(AgO)분말 또는 액상, 백금(Pt)분말 또는 액상, 석회분말 또는 액상, 석고분말 또는 액상, 반토(Al2(SO4)3·nH2O)분말 또는 액상 및 활성탄분말 또는 액상, 장석분말 또는 액상을 혼합하여 첨가 후, 다시 500 내지 1,150℃로 1시간 소결함으로서 다공성 세라믹의 기공 내에 촉매제를 코팅하여 촉매용 다공성 세라믹을 제조한다.The molded product is dried at a temperature of 200 to 300 ° C. for 1.5 hours, and then sintered at 850 to 1200 ° C. in an electric furnace to prepare a porous ceramic, and 1 to 30 wt% diatomaceous earth powder or liquid, coal powder or liquid, Zeolite powder or liquid phase, zinc oxide (ZnO) powder or liquid phase, copper oxide (CuO) powder or liquid phase, titanium oxide (TiO 2 ) powder or liquid phase, silver oxide (AgO) powder or liquid phase, platinum (Pt) powder or Liquid, lime powder or liquid, gypsum powder or liquid, alumina (Al 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O) powder or liquid and activated carbon powder or liquid, feldspar powder or liquid mixture, and then added again, 500 to 1,150 ℃ The catalyst is coated in the pores of the porous ceramic by sintering for 1 hour to prepare a porous ceramic for the catalyst.
상기 제 3 실시예에서 제조한 촉매용 다공성 세라믹의 비중은 1보다 적어서물에 뜨는 성질을 이용하여 하수, 축산폐수, 쓰레기 침출수 염료폐수가 모여 있는 곳에 투입하에 되면 촉매에 의한 정화 능력을 강화시켜 준다.The specific gravity of the porous ceramics for the catalyst prepared in the third embodiment is less than 1, so that when the sewage, livestock wastewater, and waste leachate dye wastewater are put in a place where dye wastewater is collected, the purification ability by the catalyst is enhanced. .
제 4 실시예Fourth embodiment
본 발명의 정신은 슬래그에 소정량의 미분사를 추가하여 적정온도에서 소성하는 것이므로, 본 발명의 제 4 실시예로서는 고로(高爐) 또는 전로(電爐)에서 유출되는 슬래그가 적정온도, 예컨데 850-1200℃ 범위내에서 미분사를 적정량 예컨데 50wt%이하로 혼합하여도 본 발명에서 의도하는 다공성 세라믹 정화제를 만들 수 있다.The spirit of the present invention is to add a predetermined amount of fine powder to the slag and to bake it at an appropriate temperature. As a fourth embodiment of the present invention, the slag flowing out of a blast furnace or a converter is an appropriate temperature, for example, 850-1200. Even if the fine powder is mixed in an appropriate amount, for example, 50wt% or less within the range of ℃, it is possible to make the porous ceramic purifying agent intended in the present invention.
또한 이때에도 필요한 경우 상기 첨가제를 추가할 수 있는 바, 첨가제는 규조토분말, 석탄분말, 제올라이트(백토)분말, 산화아연(ZnO)분말, 산화구리(CuO)분말, 산화티타늄(TiO2)분말, 산화은(AgO)분말, 백금(Pt)분말, 석회분말, 석고분말, 반토(Al2(SO4)3·nH2O)분말 및 활성탄분말, 장석분말 중 하나를 혼합하면 원하는 용도에 사용할 수 있는 세라믹 정화제를 얻을 수 있다.In addition, if necessary, the additives can be added to the bar, and the additives include diatomaceous earth powder, coal powder, zeolite (clay) powder, zinc oxide (ZnO) powder, copper oxide (CuO) powder, titanium oxide (TiO 2 ) powder, A mixture of silver oxide (AgO) powder, platinum (Pt) powder, lime powder, gypsum powder, alumina (Al 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O) powder, activated carbon powder and feldspar powder can be used for the desired application. A ceramic purifier can be obtained.
연간 수백만톤 이상 산업폐기물로 발생되는 슬래그와 미분사를 재활용하기 위해 이 폐기물들을 혼합하여 제조함으로서 기공율 20내지 85%까지 다양한 다공성세라믹을 만들어 냄으로서 축산폐수, 쓰레기 침출수, 염료 폐수, 하수 처리제, 미생물 성장 담체로 활용하며, 규조토분말 또는 액상, 석탄분말 또는 액상, 제올라이트(백토)분말 또는 액상, 산화아연(ZnO)분말 또는 액상, 산화구리(CuO)분말 또는 액상, 산화티타늄(TiO2)분말 또는 액상, 산화은(AgO)분말 또는 액상, 백금(Pt)분말 또는 액상, 석회분말 또는 액상, 석고분말 또는 액상, 반토(Al2(SO4)3·nH2O)분말 또는 액상 및 활성탄분말 또는 액상, 장석분말 또는 액상 중 어느 하나를 혼합하여 제조함으로서 고농도 폐수를 쉽게 정화 할 수 있다. 더욱이 본 발명에 따른 다공성 세라믹은 환경 친화제로 사용한 후 폐기물화 되지 않고 다시 소결 후 재활용하여 최종적으로 토양치료제로 사용할 수 있으므로, 환경보전 및 개선에 효과적일 뿐 아니라 경제적으로 큰 이점을 얻을 수 있다.By mixing these wastes to recycle slag and fine powder generated from industrial wastes of millions of tons per year, they produce a variety of porous ceramics with porosity ranging from 20 to 85%, resulting in livestock wastewater, waste leachate, dye wastewater, sewage treatment agents, and microorganisms. Used as a growth carrier, diatomaceous earth powder or liquid phase, coal powder or liquid phase, zeolite powder or liquid phase, zinc oxide (ZnO) powder or liquid phase, copper oxide (CuO) powder or liquid phase, titanium oxide (TiO 2 ) powder or Liquid, silver oxide (AgO) powder or liquid, platinum (Pt) powder or liquid, lime powder or liquid, gypsum powder or liquid, alumina (Al 2 (SO 4 ) 3 · nH 2 O) powder or liquid and activated carbon powder or liquid By mixing any of feldspar powder or liquid phase, high concentration wastewater can be easily purified. Furthermore, since the porous ceramic according to the present invention can be used as an environmentally friendly agent and then recycled after being sintered again without being waste, it can be used as a soil treatment agent, which is effective in environmental conservation and improvement as well as a great economic benefit.
본 발명에서 여러가지 실시예를 설명하였으나, 이는 예시이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 다양한 변화와 변형이 가능할 것이나, 이는 본 발명의 권리범위에 속하게 됨은 첨부된 청구범위를 통해 알 수 있을 것이다.Although various embodiments of the present invention have been described, these are exemplary and the present invention is not limited thereto. Various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the invention, which will be understood to be within the scope of the invention through the appended claims.
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