KR100392933B1 - 경량 골재용 조성물 - Google Patents

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Abstract

우수한 기계적 강도와 낮은 흡수율을 갖는 경량 골재용 조성물이 제공된다. 석탄회, EAF 더스트, 제철 슬래그, 하수오니 소각재, 석분, 제지 슬러지 소각재 및 알루미늄 드로스로 이루어진 폐기물 군에서 선택된 적어도 두 가지 이상의 폐기물을 각 화학 조성에 따라 조합한 후, 조합된 폐기물에 점토를 첨가하여 혼합체를 형성한다. 혼합체를 필터 프레싱하여 필터 케이크를 형성하고, 숙성시킨 다음, 1차 성형하여 제1 성형체를 형성한다. 제1 성형체를 2차 성형하여 제2 성형체를 형성하고 건조시킨 후, 소결하여 소결체를 형성한다. 소결체를 냉각시켜 경량 골재용 조성물을 완성한다. 다양한 폐기물들을 각각의 조성에 따라 적절히 혼합하여 소결함으로써 우수한 기계적 강도와 낮은 흡수율을 갖는 경량 골재용 조성물을 제조할 수 있다. 또한, 적절한 폐기물의 조합을 통하여 경량 골재를 제조하기 때문에 원료비가 거의 들지 않게 되므로 경제적으로 두드러진 장점을 가지며, 심각한 환경 문제를 야기하고 있는 각종 폐기물들을 건축용 자재로 재활용할 수 있다.

Description

경량 골재용 조성물{Composition for lightweight aggregate}
본 발명은 경량 골재용 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 폐기물들을 각각의 조성을 고려하여 조합함으로써 경량 골재로의 적용 시 우수한 기계적 강도와 낮은 흡수율을 갖는 경량 골재용 조성물에 대한 것이다.
일반적으로 골재라 함은 모르터 또는 콘크리트를 만들기 위하여 시멘트나 물 등과 함께 일체로 굳어지는 모래, 자갈, 분쇄된 모래, 분쇄된 자갈 또는 파석 등과 같은 건축 자재를 가리킨다. 이러한 골재를 산지에 따라서 나눌 경우, 크게 천연 골재와 인공 골재로 분류할 수 있다. 또한, 골재를 입자의 크기에 의하여 분류하면 KSA 5101에 규정하는 체규격 5mm인 표준 망체를 중량비로 85% 이상 통과하는 골재인 잔골재와 상기 표준 망체를 중량비로 85% 이상 남는 골재인 굵은 골재로 구분된다.
상기 천연 골재로는 강바닥에서 채취한 강모래 및 강자갈, 산지 끝 저변부나 구릉지 등에서 채취한 산모래 및 산자갈, 육지의 평지 부분인 옛 하천부지에서 채취한 육상 모래 및 육상 자갈, 그리고 해안 가까이서 채취한 바다자갈 등을 들 수 있다. 상기 강모래나 강자갈은 대체로 둥근 형상을 갖고 있으며 골재 표면에 불순물이 거의 없으므로 콘크리트용으로 가장 우수한 성질을 갖지만, 그 이외의 골재들은 불순물을 다량으로 포함하고 있기 때문에 사용할 때는 충분히 물로 씻을 것이 요구된다. 특히, 바다 모래의 경우에는 염분을 함유하고 있으므로 콘크리트에 시공되는 철근을 부식시킬 우려가 높기 때문에 물로 씻거나 염분을 함유하고 있지 않은 모래와 섞어서 사용할 것이 권장되고 있다.
상기 인공 골재에는 쇄석 골재, 인공 경량 골재 및 고로 슬래그 쇄석 등이 포함된다. 쇄석 골재로는 암석이나 옥석을 부수어 만든 분쇄된 모래나 분쇄된 자갈 등이 있고, 인공 경량 골재는 팽창성 혈암, 팽창점토 또는 플라이 애시 등을 소성하여 제조하며, 고로 슬래그 쇄석은 제철소에서 부산물로 산출되는 고로 슬래그를 원료로 해서 제조된다.
대체로 상기 골재를 중량에 의해서 분류하면 보통 골재, 경량 골재 및 중량골재로 구분된다. 보통 골재는 절건 비중이 약 2.4∼2.6 정도이며, 경량 골재는 약 2.5 이하의 절건 비중을 갖는 골재를 말하며, 중량 골재는 약 2.7 이상의 절건 비중을 갖는 것을 가리킨다.
이러한 경량 골재는 인공 경량 골재, 천연 경량 골재 및 부산 경량 골재의 3종류로 구분되는데 현재 우리나라에서는 부산 경량 골재는 개발 중에 있다.
상기 천연 경량 골재로 제조된 콘크리트는 강도가 약하고 모양도 나쁠 뿐만 아니라 천연자원의 고갈에 따른 자원의 효율적 이용 및 자연 환경의 보존과 유지를 위하여 점차 그 사용이 감소되고 있다. 따라서, 향후에는 혈암, 고로 슬래그(slag), 점토, 규조토암 또는 플라이 애시(fly sah) 등을 분쇄 혹은 미분쇄한 다음 조립한 것을 소성하여 발포시킨 인공 경량 골재를 사용한 콘크리트가 많이 사용될 전망이다.
건축이나 토목용 콘크리트에 사용되는 골재의 요구조건으로서는 가볍고 소정의 강도를 가질 것, 입형이 구형에 가깝거나 또는 다면체 형태일 것, 입도가 적절할 것, 청정하며 유해한 양의 유기 불순물, 염화물 또는 점토덩어리 등의 불순물을 포함하지 않을 것, 내구성 및 내화성이 있을 것, 물리적 및 화학적으로 안정성이 있을 것, 소정의 중량을 가질 것, 시멘트 페이스트(paste)와의 부착력이 큰 표면조직을 가질 것, 그리고 시공 상 또는 콘크리트의 품질 관리상 골재의 품질이 안정적이어야 하며 필요한 소요량이 확보될 수 있어야 할 것 등과 같은 까다로운 기준이 요구된다.
근래 들어 천연 골재는 갈수록 고갈 현상이 심각해져가고 있는 상태에 반하여 발생량이 급격히 증가하고 있는 석탄회(fly ash), 제지 슬러지(sludgy), 쓰레기 소각재, 폐수 슬러지 등과 같은 산업 폐기물을 활용하여 저비용으로 환경 친화적인 건축 자재를 제조하려는 연구가 진행되고 있다.
그러한 연구의 결과 제지 슬러지, 제지 슬러지 소각회, 탄광 폐석, 폐유리, 하수 슬러지 또는 석탄회 등을 주로 점토와 혼합한 후 소결함으로써 인공 경량 골재를 제조하는 방법이 대한민국 특허공고 제96-11333호(발명의 명칭: 인공 경량 골재 및 그 제조방법), 대한민국 등록특허 제10-208779호(발명의 명칭: 외피에 피막이 형성된 경량 골재 및 제조 방법) 또는 대한민국 등록특허 제10-240943호(발명의 명칭: 적니를 이용한 다공성 경량건축자재의 제조방법) 등에 제시되어 있다.
도 1은 상기 특허공고 제96-11333호에 개시된 인공 경량 골재를 제조하는 과정을 설명하기 위한 블럭도를 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이 상기 특허에 제시된 바에 따르면, 점토에 제지 슬러지나 제지 슬러지 소각재를 습식 혼합한 다음, 소정의 형상으로 성형하여 성형체를 형성한다. 이 때, 제지 슬러지 및/또는 제지 슬러지 소각재는 전체 혼합물에 대하여 약 10∼70 중량 퍼센트(%)의 비율로 첨가된다.
이어서, 상기 성형체를 드라이 오븐에 투입하고 약 100℃ 정도의 온도에서 예비 건조시킨 후, 약 1200∼1250℃의 고온에서 소결하여 인공 경량 골재를 제조한다.
일반적으로 점토와 다른 규토를 함유한 물질(siliceous material)을 이용하여 제조한 다공성의 경량체를 팽창 점토라 지칭한다. 현재, 펠렛(pellet) 형태의 팽창점토가 LECA, HAYDIT 및 KERAMSIT 등의 상품명으로 시중에 제공되고 있다.
점토를 팽창시키는 과정이 제대로 이루어지기 위한 조건의 하나로 출발 물질인 점토는 잘 정의된 좁은 조성 범위를 가져야 한다. 즉, 융제(fluxing agent)와유기 물질(organic substance)에 대한 실리카(SiO2)：알루미나(Al2O3)의 적당한 조성 범위를 구하기 위해서는 많은 실험이 요구되며, 3상 평형도(three coordinate diagram) 등이 이용된다.
이와 같이 경량 골재로 사용되는 점토의 적절한 소결 조건을 구하기 위한 다양한 온도곡선이 제안된 바 있다.
그 중 하나로, 낮은 소결 온도 구간에서는 소성로 내의 분위기를 환원 분위기를 유지하고, 가스가 형성되는 이후의 소결 온도 구간에서는 소성로 내의 분위기를 산화 분위기로 유지하는 것이 바람직하다는 것이다. 이를 위하여, 소성하는 동안 소결체를 하나의 킬른(kiln)에서 다른 킬른으로 옮기거나, 또는 하나의 킬른 내부의 한 부분에서 다른 부분으로 옮기는 방법이 적용할 수 있다.
대체로 경량 골재의 원료는 가열 시에 성형체 중 일부 성분의 용융이 시작되며, 성형체의 표면이 액상에 의해 둘러싸이게 된다. 동시에 일부 성분으로부터 가스가 발생되며 온도 상승에 따라 가스의 압력은 증가하지만, 액상의 점성은 감소하여 발포가 일어나게 된다. 이 경우, 경량 골재 내의 가스 압력이 증가하면 분해 온도는 상승하게 되며, 가스가 용액 중에 용해됨으로써, 고온까지 가스의 발생이 지연된다.
팽창 점토의 경우, 발생하는 가스는 주로 산소와 이산화탄소이며 유황 성분이 존재할 때에는 이산화황 가스가 생성된다. 만일, 풍화가 많이 진행된 원료를 사용하거나, 소성 온도가 지연되어 탄소 성분이나 유황 성분이 상실되면 경량 골재의발포 능력은 저하된다. 그렇지만, 점토질 광물에 함유된 결정수의 분해에 의하여 발생되는 수증기가 다소 경량 골재의 발포를 도와줄 가능성도 있다.
전술한 바와 같이, 각종 폐기물을 이용하여 경량 골재를 제조하는 방법에 관한 여러 가지 특허들이 있으나, 현재에는 대다수가 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
이렇게 폐기물을 이용하여 제조한 인공 경량 골재가 실용화되지 못하고 있는 이유로는 크게 다음의 두 가지 원인을 들 수 있다. 그 첫째는, 경량 골재를 제조하기 위한 생산 단가가 너무 높아 경제성을 만족시키지 못하는 것이 가장 큰 원인이며, 다음으로는 제조된 경량 골재가 기계적 강도와 흡수율 등의 경량 골재로서의 특성이 우수하지 못하기 때문이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 일 목적은 다양한 폐기물들을 각각의 조성을 고려하여 경량 골재로서의 제조가 가능하도록 발포에 필요한 액상과 가스의 공급원으로 적당한 폐기물을 적절히 조합함으로써 우수한 기계적 강도와 낮은 흡수율을 갖는 동시에 경제성을 갖는 경량 골재용 조성물을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 인공 경량 골재의 제조방법을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 경량 골재용 조성물의 제조방법을 설명하기 위한 블럭도이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 석분 15~55중량부와 EAF 더스트 3~42 중량부를 포함하는 폐기물에 점토 5~60 중량부를 첨가하여 이루어지는 경량 골재용 조성물을 제공하는 것을 특징으로 한다.본 발명은 또한, a)석분 15~55중량부와 EAF 더스트 3~42 중량부를 포함하는 폐기물을 조합하는 단계; b)상기 조합된 페기물에 점토 5~60 중량부를 첨가하여 혼합체를 형성하는 단계; c)상기 혼합체를 필터 프레싱하여 필터 케이크를 형성하는 단계; d)상기 필터 케이크를 숙성시키는 단계; e)상기 필터 케이크를 1차 성형하여 제1 성형체를 형성하는 단계; f)상기 제1 성형체를 2차 성형하여 제2 성형체를 형성하는 단계; g)상기 제2 성형체를 건조시키는 단계; h)상기 건조된 제2성형체를 소결하여 소결체를 형성하는 단계; 및 i)상기 소결체를 냉각시켜 경량 골재용 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 골재용 조성물의 제조방법을 제공한다.본 발명은 또한, 상기 폐기물에 알루미늄 드로스 3~17 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있고, 적니 5~35 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 하수 오니 소각재를 5~45 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 혼합체를 필터 프레싱하여 필터 케이크를 형성한 다음, 상기 필터 케이크를 숙성시킨다. 이어서, 상기 필터 케이크를 1차 성형하여 제1 성형체를 형성한 후, 상기 제1 성형체를 1차 성형하여 제2 성형체를 형성한다. 상기 제2 성형체를 건조시킨 다음, 상기 건조된 제2 성형체를 소결하여 소결체를 형성한다. 그리고, 상기 소결체를 냉각시켜 경량 골재용 조성물을 제조한다. 이 경우, 상기 혼합체는 볼 밀, 튜브 밀 또는 교반기를 이용하여 약 1∼5시간 동안 습식 혼합하여 형성되며, 상기 필터 케이크는 약 20∼25퍼센트(%)의 수분 함유량을 갖는다. 또한, 상기 필터 케이크는 약 1∼3일 동안 숙성된다. 상기 제1 성형체를 형성하는 동안, 상기 제1 성형체를 소정의 크기로 절단하며, 상기 제2 성형체는 상기 제1 성형체를 소정의 속도로 회전하는 통을 통과시키면서 형성된다.
상기 제2 성형체는 상기 제2 성형체를 오븐에 투입한 후, 약 100∼500℃의 온도에서 약 0.5∼3시간 동안 건조되며, 상기 소결체는 상기 제2 성형체를 로터리킬른에 투입하고 약 950∼1250℃의 온도에서 상기 제2 성형체를 약 1∼4미터/분의 속도로 이동시키면서 형성된다. 이 경우, 상기 제2 성형체는 상기 로터리 킬른의 단면적을 기준으로 하여 약 5∼20% 정도로 투입된다. 상기 소결체는 냉각기를 통과시키면서 약 400∼500℃의 온도로 서서히 냉각된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 경량 골재용 조성물을 제조하기 위하여, 소성 온도 구간에서 성형체로부터 액상을 형성시키기 위해서 EAF(Electric Arc Furnace) 더스트(dust) 내지 제철 슬래그 등과 같은 제철 폐기물과 수산화 알루미늄 생산 공정에서 발생하는 적니를 이용한다. 이들은 Fe2O3의 함유량이 높은 폐기물로서 소성 온도에서 FeO로 환원되면서 산소(O2)가스를 발생하여 가스의 발생 원이 되기도 한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 경량 골재용 조성물을 제조에 있어서, 석탄회, 제지 슬러지 소각재 내지 하수오니 슬러지 소각재 등과 같이 미량의 미연탄소 성분이 포함된 소각재를 첨가하거나, 철에 비해 산화성이 큰 알루미늄(Al) 금속을 함유하는 알루미늄 드로스(dross)를 첨가함으로써 산화철의 환원을 쉽게 하여 산소(O2) 가스의 발생을 촉진시킬 수 있다.
경량 골재의 제조에 필요한 상기 성분들을 인위적으로 조합하여 사용하는 경우에는 원료의 가격도 고가이지만, 상기 성분들을 균일하게 혼합하기가 매우 어려운 문제가 있다. 이에 비하여, 본 발명에서와 같이 적절한 폐기물을 조합하여 경량 골재를 제조하는 경우에는 원하는 성분이 이미 균일하게 혼합되어 있는 상태이며또한 원료비가 거의 들지 않는다는 이점을 갖는다.
본 발명에 따르면, 다양한 폐기물들을 각각의 조성에 따라 적절히 혼합하여 소결함으로써 우수한 기계적 강도와 낮은 흡수율을 갖는 경량 골재용 조성물을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 적절한 폐기물의 조합을 통하여 경량 골재를 제조하기 때문에 원료비가 거의 들지 않게 되므로 경제적으로 두드러진 장점을 가진다. 더욱이, 근래 들어 심각한 환경 문제를 야기하고 있는 각종 폐기물들을 건축용 자재로 재활용할 수 있으므로 국가 경제적인 면에서도 현저한 이점을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 경량 골재용 조성물 및 이를 제조하는 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 경량 골재용 조성물을 제조하는 과정을 설명하기 위한 블럭도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 먼저 점토와 다음의 성분을 포함하는 폐기물을 단독으로 또는 여러 가지 종류를 조합하여 경량 골재용 조성물의 제조에 필요한 적절한 조합을 만든다.
다음의 표 1 및 표 2는 본 발명에 따라 각종 폐기물 및 점토의 화학 조성을 분석한 결과를 표시한 것이다.
EAF더스트 적니 슬래그 하수오니소각재 석탄회 석분 제지슬러지 소각재 Al 드로스 폐주물사 점토
SiO2 5.60 13.05 38.31 35.80 65.37 66.74 42.83 1.10 89.42 61.67
Al2O3 1.02 14.95 13.80 17.90 23.34 14.96 28.07 86.04 4.02 22.74
Fe2O3 49.42 43.45 0.86 6.10 3.21 2.30 0.75 1.23 0.54 3.49
CaO 6.00 5.42 30.72 10.40 1.00 1.96 13.94 ㆍ 0.21 0.61
MgO 1.57 0.12 14.06 3.00 0.70 1.05 6.30 1.93 0.25 0.48
Na2O 0.12 7.21 0.22 ㆍ 0.24 3.81 0.48 ㆍ 1.06 0.42
K2O 2.57 0.05 0.07 1.60 1.01 5.22 0.30 ㆍ 1.84 1.57
TiO2 0.09 8.99 1.61 1.20 1.11 0.28 2.31 0.85 0.14 0.29
P2O5 0.23 0.22 0.07 17.80 0.24 0.11 0.43 ㆍ 0.03 0.05
EAF더스트 적니 슬래그 하수오니소각재 석탄회 석분 제지슬러지 소각재 Al 드로스 폐주물사 점토
Cr2O3 0.22 0.12 ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ 0.16 ㆍ ㆍ
MnO 1.97 ㆍ 0.28 0.20 ㆍ ㆍ ㆍ 0.26 ㆍ ㆍ
PbO 2.00 ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ 0.13 ㆍ ㆍ
ZnO 14.50 ㆍ ㆍ 0.40 ㆍ ㆍ ㆍ 0.44 ㆍ ㆍ
Cu ㆍ ㆍ ㆍ 0.20 ㆍ ㆍ ㆍ 0.36 ㆍ ㆍ
Ni ㆍ ㆍ ㆍ 2.90 ㆍ ㆍ ㆍ 0.05 ㆍ ㆍ
C ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ ㆍ 0.70 ㆍ ㆍ
SnO2 ㆍ ㆍ ㆍ 0.90 ㆍ ㆍ ㆍ 0.70 ㆍ ㆍ
SO3 ㆍ 0.85 ㆍ 1.60 ㆍ ㆍ ㆍ 0.70 ㆍ ㆍ
Ig-loss 14.69 7.57 ㆍ ㆍ 3.28 3.57 4.59 5.35 2.49 8.68
상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르면 각종 폐기물은 그 화학 조성에 따라 각기 다음과 같이 분류된다.
먼저, 알칼리 및 알칼리토 성분 내지 각종 금속 산화물을 포함하여 실리카(silica) 성분과의 공융 반응에 의해 유리질을 형성할 수 있는 성분으로 이루어진 폐기물인 동시에 유기 물질 및 Fe2O3등을 함유하여 발포 반응이 일어날 수 있는 폐기물로서 EAF 더스트, 제철 슬래그, 석분, 적니, 폐주물사 또는 하수오니 슬러지 소각재 등이 있다.
또한, Fe2O3의 환원 반응을 일으킬 수 있는 미연탄소 성분을 포함하는 석탄회, 제지 슬러지 소각재 등의 소각재 폐기물과 알루미늄을 함유하는 알루미늄 드로스등의 폐기물이 있다. 이러한 폐기물들을 각각의 역할에 따라 상술한 바와 같이 적절하게 조합한다.
상기 하수오니 슬러지 소각재는 많은 알칼리 및 알칼리토 성분과 인 성분 등과 같이 소성 시에 액상을 형성할 수 있는 성분과 발포에 필요한 유기물질을 함유하고 있는 동시에 미량의 미연탄소 성분을 포함하기 때문에 경량 골재용 조성물의 제조에 필요한 각종 성분을 모두 포함하게 된다. 그러나, 하수오니 슬러지 소각재 자체만으로는 필요한 유리질의 양과 발포정도를 만족시키기 어렵기 때문에 하수오니 슬러지 소각재의 조성에 따라 필요한 성분을 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 EAF 더스트의 경우에는 유리질을 형성하는 성분과 철 성분이 다량 함유되어 있으므로, 철 성분의 환원을 증진시키기 위하여 EAF 더스트에 알루미늄 드로스 또는 석탄회 등을 첨가하는 것이 바람직하다.
이어서, 조합된 폐기물 및 점토를 습식 혼합 방법으로 혼합하여 혼합체를 형성한다. 이 때, 균일한 기공구조를 갖는 경량 골재용 조성물을 제조하기 위하여, 볼 밀(ball mill), 튜브 밀(tube mill) 내지 교반기 등을 이용하여 각종 폐기물과 점토를 균일하게 혼합한다.
본 발명에 따른 경량 골재용 조성물이 균일한 내부 기공 구조를 갖기 위해서는 유기 물질의 분해 반응과 Fe2O3의 분해 반응이 균일하게 일어나야 하며, 따라서각각의 성분이 균일하게 혼합하는 것이 필요하다. 특히, 알루미늄 드로스와 같이 비교적 소량이 첨가되는 경우에는 혼합 과정이 더욱 중요하다.
상기 습식 혼합 과정에서 적당량의 물에 원하는 조성으로 조합된 폐기물이 첨가된 후 볼 밀, 튜브 밀 또는 교반기를 이용하여 충분히 혼합된다. 상기 볼 밀을 이용하는 경우에도 분쇄 효과보다는 혼합이 목적이므로 상기 습식 혼합 공정을 약 1∼5시간 정도 수행하면 충분하다. 만일, 교반기를 이용하는 경우에는 각 폐기물 및 점토의 균일한 혼합을 위해서는 볼 밀의 경우 보다 긴 시간이 필요하다.
다음에, 상기 혼합체를 필터 프레스(filter press) 단계를 거쳐 혼합체 내부의 수분을 제거함으로써 필터 케이크(filter cake)를 형성한다. 이러한 필터 프레싱 과정을 거친 필터 케이크는 약 20∼25퍼센트(%)의 수분 함유량을 갖게 된다.
계속하여, 에이징(aging) 과정을 통하여 상기 필터 케이크를 약 1∼3일 동안 숙성함으로써 상기 필터케이크 내의 수분 분포를 균일하게 조절한다.
이어서, 진공 토련기를 이용하여 상기 숙성된 필터 케이크를 1차 성형하여 제1 성형체를 형성한 후, 상기 제1 성형체를 소정의 크기로 절단한다.
다음에, 상기 제1 성형체를 조립기를 이용하여 구형의 형상을 갖는 제2 성형체로 2차 성형한다. 즉, 제1 성형체를 일정한 속도로 회전하는 통을 통과시켜 구형에 가까운 형태로 만들게 된다. 이 경우, 제2 성형체의 형상이 반드시 구형일 필요는 없으며, 각진 부분이 없는 형태를 가지면 경량 골재로 적용되기에 충분하다.
계속하여, 상기 제2 성형체를 오븐에 투입한 다음, 약 100∼500℃ 정도의 온도에서 약 0.5∼3시간 동안 건조하여 건조체를 형성한다. 이 때, 제2 성형체의 건조 시간은 건조 온도와 제2 성형체의 사이즈에 의해 결정되며, 크기가 작은 성형체의 경우에는 건조 시간이 짧아진다. 바람직하게는, 마이크로파(microwave)를 제2 성형체에 조사하여 성형체를 건조하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 후술하는 소성 과정에서 사용되는 로터리 킬른(rotary kiln)으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 상기 제2 성형체를 건조시킬 수도 있다.
다음에, 상기 건조체를 로터리 킬른에 투입하여 소성시켜 소결체를 형성한다. 이 때, 상기 로터리 킬른 내부의 최고 온도는 약 1050∼1200℃ 정도이며, 상기 건조체는 로터리 킬른의 투입구로부터 로터리 킬른 내부의 최고 온도범위까지 약 1∼4미터/분의 속도로 이동한다. 바람직하게는, 상기 로터리 킬른에 투입되는 건조체의 양은 로터리 킬른의 단면적을 기준으로 하여 약 5∼20% 정도가 되도록 조절한다.
마지막으로, 소성이 끝난 소결체를 냉각기를 이용하여 냉각시킴으로써 경량 골재용 조성물을 완성한다. 이 경우, 상기 소결체는 냉각기를 통과하면서 약 400∼500℃ 정도의 온도로 서서히 냉각된다.
상술한 바에 따라 제조된 경량 골재용 조성물에 대하여 측정된 흡수율, 비중 및 강도 등의 특성은 다음과 같다.
먼저, 석탄회, EAF 더스트 및 점토가 주성분으로 포함된 경량 골재용 조성물들은 0.91∼10.01퍼센트까지 비교적 넓은 범위의 흡수율을 보이고, 비중은 1.04∼2.34 정도이며, 2,558∼25,095psi 범위의 강도를 나타낸다.
다음으로, 제철 슬래그, 석탄회 및 점토를 주성분으로 하는 조성물들은 1.73∼7.00% 정도의 흡수율, 1.20∼2.96의 비중 및 3,084∼29,800psi 범위의 강도를 갖는다.
또한, 주성분으로 석탄회, EAF 더스트, 제철 슬래그 및 점토를 포함하는 조성물들은 1.73∼10.00% 정도의 흡수율, 1.25∼2.82의 비중 및 6,039∼22,563psi 범위의 강도를 갖는다.
주성분으로서 EAF 더스트, 석분 및 점토를 포함하는 조성물들은 1.40∼6.56% 정도의 흡수율, 0.81∼1.92의 비중 및 4,860∼8,697psi 범위의 강도를 갖는다.
또한, EAF 더스트, 하수오니 소각재, 석분 및 점토를 주성분으로 포함하는 조성물들은 4.10∼7.38% 정도의 흡수율, 0.98∼1.79의 비중 및 4,974∼10,174psi 범위의 강도를 가지며, 주성분으로서 석탄회, 적니, 석분 및 점토를 포함하는 조성물들은 2.34∼7.97% 정도의 흡수율, 0.81∼1.92의 비중 및 4,931∼10,302psi 범위의 강도를 갖는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 경량 골재용 조성물은 골재로서의 기준을 모두 만족시키며, 특히 기계적인 강도 및 흡수율은 종래의 인공 경량 골재에 비하여 매우 우수한 것으로 평가된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실험예들에 따른 경량 골재용 조성물과 그 제조방법을 상세하게 설명하지만 본 발명이 하기의 실험예들에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실험예 1
상기 표 1 및 표 2의 화학조성에 따라 폐기물인 석탄회 40중량부 및 EAF 더스트 10중량부를 조합한 다음, 점토 50중량부를 첨가하여 습식 혼합함으로써, 혼합체를 제조하였다. 이 경우, 상기 석탄회 및 EAF 더스트에 대하여 점토를 첨가한 다음, 볼 밀을 사용하여 약 3시간 정도 습식 혼합함으로써 상기 폐기물과 점토가 균일하게 혼합된 혼합체를 제조하였다. 이러한 습식 혼합 공정은 석탄회 및 EAF 더스트 등과 같은 각종 폐기물을 점토와 균일하게 혼합하는 공정으로써, 후에 균일한 기공 구조를 갖는 경량 골재용 조성물을 제조하기 위해서는 필수적인 공정이다.
이어서, 상기 혼합체를 필터 프레싱하여 필터 케이크(cake)를 형성하였다. 상기 필터 프레싱을 거친 필터 케이크는 약 22(%) 정도의 함수량을 갖는다.
다음에, 상기 필터 케이크를 약 2일 정도 숙성(aging)함으로써, 상기 필터 케이크 내의 수분 분포를 균일하게 한 후, 진공 토련기를 이용하여 상기 필터 케이크를, 예를 들면 막대의 형상과 같은 소정의 형상으로 1차 성형하여 제1 성형체를 형성하였다.
계속하여, 상기 제1 성형체를 적절한 사이즈로 절단한 다음, 조립기를 사용하여 2차 성형함으로써 구형의 형상을 갖는 제2 성형체를 형성하였다.
이어서, 상기 제2 성형체를 오븐 내에 투입하여 약 300℃의 온도에서 약 1시간 30분 정도 건조시킨 후, 건조된 제2 성형체를 로타리 킬른 내에 투입하여 약 1150℃ 정도의 온도에서 제2 성형체를 약 2미터/분 정도의 속도로 이동시키면서 소결하여 소결체를 형성하였다. 이 때, 상기 제2 성형체가 로타리 킬른의 투입구로부터 유출구까지 약 60분 동안 이동하면서 소결된다.
마지막으로, 상기 소결체를 냉각기를 이용하여 약 450℃의 온도로 서서히 냉각시킴으로써, 경량 골재용 조성물을 완성하였다.
본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물을 특성을 측정한 결과, 흡수율은 1.86 퍼센트이고, 비중은 1.74이며, 강도는 7,827psi이다.
실험예 2
석탄회 40중량부 및 EAF 더스트 20중량부를 조합한 다음, 점토 40중량부를 첨가하여 습식 혼합함으로써 혼합체를 제조하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정이 약 1050℃에서 수행되는 것을 제외하면 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물의 제조 공정은 전술한 실험예 1과 동일하다. 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 7.95 퍼센트의 흡수율, 1.82의 비중 및 8,821psi의 강도를 가진다.
실험예 3
석탄회 40중량부, EAF 더스트 25중량부, 알루미늄 드로스 10중량부 및 제지 슬러지 소각재 5중량부를 조합한 후, 점토 20중량부를 첨가하고 습식 혼합하여 혼합체를 제조하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정이 약 1100℃에서 수행되는 것과 성형체의 이동속도가 약 3미터/분인 점을 제외하면, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물의 제조 공정은 전술한 실험예 1과 동일하다. 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.43 퍼센트의 흡수율, 1.34의 비중 및 4,527psi의 강도를 가진다.
실험예 4
석탄회 40중량부 및 EAF 더스트 30중량부를 조합한 후, 점토 30중량부를 첨가하고 습식 혼합하여 혼합체를 제조하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정이 약 1050℃에서 수행되는 것을 제외하면 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물의 제조 공정은 전술한 실험예 1과 동일하다. 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물을 특성을 측정한 결과, 흡수율은 4.00 퍼센트였고, 비중은 2.07였으며, 강도는 14,524psi였다.
실험예 5
EAF 더스트 40중량부 및 석탄회 30중량부를 조합하고, 점토 30중량부를 첨가한 다음, 습식 혼합하여 혼합체를 제조하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정이 약 1100℃에서 수행되는 것을 제외하면 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물의 제조 공정은 전술한 실험예 1과 동일하다. 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 1.51 퍼센트의 흡수율, 2.02의 비중 및 23,238psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 6
EAF 더스트 50중량부 및 석탄회 30중량부를 조합하고, 점토 20중량부를 첨가한 다음, 습식 혼합하여 혼합체를 제조하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정이 약 1150℃에서 수행되는 것을 제외하면 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물의 제조 공정은 전술한 실험예 1과 동일하다. 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 2.53 퍼센트의 흡수율, 2.11의 비중 및 16,038psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 7
EAF 더스트 50중량부, 석탄회 30중량부 및 제지 슬러지 소각재 20중량부를 조합한 다음, 점토를 첨가하지 않은 상태에서 습식 혼합하여 혼합체를 제조하였다. 본 실험예에 있어서, 혼합 공정은 교반기를 사용하여 약 6시간 정도 수행되었으며, 소성 공정은 약 1100℃의 온도에서 약 3미터/분의 속도로 건조체를 이동시키면서 수행되었다. 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.31 퍼센트의 흡수율, 2.20의 비중 및 20,212psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 8
EAF 더스트 50중량부, 석탄회 30중량부 및 제지 슬러지 소각재 10중량부를 조합한 다음, 점토 20중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행된다. 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 0.91 퍼센트의 흡수율, 2.34의 비중 및 25,095psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 9
석탄회 30중량부, EAF 더스트 10중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부를 조합하고 점토 50중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1200℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 7.95 퍼센트의 흡수율, 2.15의 비중 및 14,2105psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 10
석탄회 30중량부, EAF 더스트 15중량부 및 알루미늄 드로스 5중량부에 점토 50중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1200℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 1.51 퍼센트의 흡수율, 1.58의 비중 및 5,215psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 11
석탄회 30중량부, EAF 더스트 15중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 45중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1200℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 2.53 퍼센트의 흡수율, 1.52의 비중 및 7,347psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 12
석탄회 30중량부, EAF 더스트 15중량부 및 알루미늄 드로스 15중량부에 점토40중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.31 퍼센트의 흡수율, 1.94의 비중 및 7,574psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 13
석탄회 30중량부, EAF 더스트 20중량부 및 알루미늄 드로스 5중량부에 점토 45중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 0.91 퍼센트의 흡수율, 1.17의 비중 및 4,263psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 14
석탄회 30중량부, EAF 더스트 20중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 40중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.43 퍼센트의 흡수율, 1.16의 비중 및 4,021psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 15
석탄회 30중량부, EAF 더스트 20중량부 및 알루미늄 드로스 15중량부에 점토 35중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.76 퍼센트의 흡수율, 1.26의 비중및 3,533psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 16
석탄회 30중량부, EAF 더스트 20중량부 및 알루미늄 드로스 20중량부에 점토 30중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 10.01 퍼센트의 흡수율, 1.46의 비중 및 4,547psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 17
석탄회 30중량부, EAF 더스트 30중량부 및 알루미늄 드로스 5중량부에 점토 35중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 2.32 퍼센트의 흡수율, 1.31의 비중 및 2,842psi의 강도를 가진다.
실험예 18
석탄회 30중량부, EAF 더스트 30중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 30중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 2.16 퍼센트의 흡수율, 1.04의 비중 및 2,558psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 19
EAF 더스트 40중량부, 석탄회 30중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 20중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 7.05 퍼센트의 흡수율, 1.26의 비중 및 2,842psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 20
석탄회 40중량부 및 제철 슬래그 20중량부에 점토 40중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 7.00 퍼센트의 흡수율, 2.86의 비중 및 23,701psi의 강도를 가진다.
실험예 21
제지 슬러지 소각재 30중량부, 석탄회 20중량부 및 제철 슬래그 20중량부에 점토 30중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 7.00 퍼센트의 흡수율, 2.32의 비중 및 21,172psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 22
석탄회 30중량부 및 제철 슬래그 30중량부에 점토 40중량부를 첨가하였다.본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.02 퍼센트의 흡수율, 2.88의 비중 및 25,524psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 23
제철 슬래그 30중량부, 제지 슬러지 소각재 30중량부 및 석탄회 20중량부에 점토 20중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.02 퍼센트의 흡수율, 2.40의 비중 및 20,374psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 24
제철 슬래그 40중량부 및 석탄회 30중량부에 점토 30중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 1.73 퍼센트의 흡수율, 2.96의 비중 및 28,800psi의 강도를 가진다.
실험예 25
제철 슬래그 40중량부, 석탄회 20중량부 및 제지 슬러지 소각재 20중량부에 점토 20중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1200℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 1.73 퍼센트의 흡수율, 2.44의 비중 및 22,674psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 26
제철 슬래그 50중량부 및 석탄회 30중량부에 점토 20중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 2.00 퍼센트의 흡수율, 3.04의 비중 및 29,800psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 27
제철 슬래그 50중량부, 석탄회 20중량부 및 제지 슬러지 소각재 20 중량부에 점토 10중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1000℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 2.00 퍼센트의 흡수율, 2.52의 비중 및 23,956psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 28
석탄회 30중량부, 제철 슬래그 10중량부 및 알루미늄 드로스 5중량부에 점토 55중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 1.86 퍼센트의 흡수율, 1.83의 비중 및 9,237psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 29
석탄회 30중량부, 제철 슬래그 10중량부 및 알루미늄 드로스 20중량부에 점토 40중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1000℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.00 퍼센트의 흡수율, 2.06의 비중 및 9,038psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 30
석탄회 30중량부, 제철 슬래그 30중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 30중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.02 퍼센트의 흡수율, 1.26 비중 및 3,084psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 31
제철 슬래그 50중량부, 석탄회 20중량부 및 EAF 더스트 20중량부에 점토 10중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.76 퍼센트의 흡수율, 2.82 비중 및 22,025psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 32
제철 슬래그 40중량부, 석탄회 20중량부 및 EAF 더스트 20중량부에 점토 20중량부를 첨가하여 혼합체를 제조하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1000℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 10.00 퍼센트의 흡수율, 2.77 비중 및 20,351psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 33
제철 슬래그 30중량부, EAF 더스트 30중량부 및 석탄회 20중량부에 점토 20중량부를 첨가하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.30 퍼센트의 흡수율, 2.73 비중 및 21,208psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 34
EAF 더스트 30중량부, 제철 슬래그 20중량부 및 석탄회 20중량부에 점토 30중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1000℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 2.00 퍼센트의 흡수율, 2.68 비중 및 22,563psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 35
석탄회 30중량부, 알루미늄 드로스 20 중량부, 제철 슬래그 10중량부 및 EAF 더스트 10중량부에 점토 30중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.30 퍼센트의흡수율, 1.25 비중 및 6,750psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 36
석탄회 30중량부, 제철 슬래그 15중량부, EAF 더스트 15중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 30중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 1.73 퍼센트의 흡수율, 1.40 비중 및 6,039psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 37
석분 20중량부, EAF 더스트 10중량부 및 알루미늄 드로스 5중량부에 점토 65중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.94 퍼센트의 흡수율, 1.72 비중 및 7,546psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 38
석분 30중량부, EAF 더스트 10중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 50중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.50 퍼센트의 흡수율, 1.58 비중 및 8,085psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 39
석분 40중량부, EAF 더스트 10중량부 및 알루미늄 드로스 5중량부에 점토 45중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.80 퍼센트의 흡수율, 1.28 비중 및 6,451psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 40
석분 20중량부, EAF 더스트 20중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 50중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 6.56 퍼센트의 흡수율, 0.95 비중 및 5,400psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 41
석분 30중량부, EAF 더스트 20중량부 및 알루미늄 드로스 5중량부에 점토 45중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.23 퍼센트의 흡수율, 1.03 비중 및 5,613psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 42
석분 40중량부, EAF 더스트 30중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토20중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.34 퍼센트의 흡수율, 0.87 비중 및 5,286psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 43
석분 50중량부, EAF 더스트 30중량부 및 알루미늄 드로스 15중량부에 점토 5중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.92 퍼센트의 흡수율, 0.81 비중 및 4,860psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 44
석분 40중량부 및 EAF 더스트 30중량부에 점토 30중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 1.40 퍼센트의 흡수율, 1.92 비중 및 4,931psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 45
EAF 더스트 40중량부, 석분 30중량부 및 알루미늄 드로스 5중량부에 점토 25중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.70 퍼센트의 흡수율, 0.82 비중및 6,634psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 46
EAF 더스트 40중량부, 석분 30중량부 및 알루미늄 드로스 10중량부에 점토 20중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.50 퍼센트의 흡수율, 1.22 비중 및 8,697psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 47
석분 20중량부, EAF 더스트 10중량부 및 하수오니 소각재 10중량부에 점토 60중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 6.83 퍼센트의 흡수율, 1.79 비중 및 7,716psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 48
석분 30중량부, EAF 더스트 10중량부 및 하수오니 소각재 10중량부에 점토 50중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 6.42 퍼센트의 흡수율, 1.64 비중 및 8,128psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 49
석분 40중량부, EAF 더스트 10중량부 및 하수오니 소각재 10중량부에 점토 40중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.21 퍼센트의 흡수율, 1.34 비중 및 6,465psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 50
석분 20중량부, EAF 더스트 20중량부 및 하수오니 소각재 20중량부에 점토 40중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 7.38 퍼센트의 흡수율, 1.02 비중 및 5,542psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 51
석분 30중량부, EAF 더스트 20중량부 및 하수오니 소각재 20중량부에 점토 30중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 6.47 퍼센트의 흡수율, 1.21 비중 및 5,698psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 52
석분 40중량부, 하수오니 소각재 30중량부 및 EAF 더스트 20중량부에 점토10중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1080℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.11 퍼센트의 흡수율, 1.08 비중 및 5,499psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 53
하수오니 소각재 40중량부, 석분 30중량부 및 EAF 더스트 20중량부에 점토 10중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 6.58 퍼센트의 흡수율, 0.98 비중 및 4,974psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 54
EAF 더스트 30중량부, 석분 20중량부 및 하수오니 소각재 20중량부에 점토 30중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.10 퍼센트의 흡수율, 1.45 비중 및 5,045psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 55
석분 30중량부, EAF 더스트 30중량부 및 하수오니 소각재 20중량부에 점토 20중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1000℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.34 퍼센트의 흡수율, 1.63 비중 및10,174psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 56
석분 30중량부, EAF 더스트 30중량부 및 하수오니 소각재 20중량부에 점토 20중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.12 퍼센트의 흡수율, 1.14 비중 및 8,881psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 57
석분 20중량부, 석탄회 10중량부 및 적니 10중량부에 점토 60중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1200℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 7.97 퍼센트의 흡수율, 1.72 비중 및 8,057psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 58
석분 30중량부, 석탄회 10중량부 및 적니 10중량부에 점토 50중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1200℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 6.34 퍼센트의 흡수율, 1.58 비중 및 8,327psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 59
석분 40중량부, 석탄회 10중량부 및 적니 10중량부에 점토 40중량부를 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1200℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.37 퍼센트의 흡수율, 1.28 비중 및 6,849psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 60
석분 20중량부, 석탄회 20중량부 및 적니 20중량부에 점토 40중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.27 퍼센트의 흡수율, 0.95 비중 및 5,968psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 61
석분 30중량부, 석탄회 20중량부 및 적니 20중량부에 점토 30중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 5.71 퍼센트의 흡수율, 1.03 비중 및 5,982psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 62
석분 40중량부, 석탄회 30중량부 및 적니 20중량부에 점토 10중량부를 습식혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.26 퍼센트의 흡수율, 0.87 비중 및 5,670psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 63
석분 50중량부, 석탄회 20중량부 및 적니 20중량부에 점토 10중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1150℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 6.01 퍼센트의 흡수율, 0.81 비중 및 5,215psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 64
적니 30중량부, 석분 20중량부 및 석탄회 20중량부에 점토 30중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 3.22 퍼센트의 흡수율, 1.92 비중 및 4,931psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 65
석분 30중량부, 적니 30중량부 및 석탄회 20중량부에 점토 20중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1050℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 2.34 퍼센트의 흡수율, 1.53 비중 및 10,302psi의강도를 갖는 것으로 측정되었다.
실험예 66
석분 30중량부, 적니 30중량부 및 석탄회 20중량부에 점토 20중량부를 습식 혼합하였다. 본 실험예에 있어서, 소성 공정은 약 1100℃에서 수행되며, 본 실험예에 따른 경량 골재용 조성물은 4.15 퍼센트의 흡수율, 1.22 비중 및 7,956psi의 강도를 갖는 것으로 측정되었다.
본 발명에 따르면, 다양한 폐기물들을 각각의 조성에 따라 적절히 혼합하여 성형, 건조 및 소결함으로써 우수한 기계적 강도와 낮은 흡수율을 갖는 경량 골재용 조성물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 적절한 폐기물의 조합을 통하여 경량 골재를 제조하기 때문에 원료비가 거의 들지 않게 되므로 경제적으로 두드러진 장점을 가지며, 근래 들어 심각한 환경 문제를 야기하고 있는 각종 폐기물들을 건축용 자재로 재활용할 수 있으므로 국가 경제적인 면에서도 현저한 이점을 갖는다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 석분 15~55중량부와 EAF 더스트 3~42 중량부를 포함하는 폐기물에 점토 5~60 중량부를 첨가하여 이루어지는 경량 골재용 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 폐기물은 알루미늄 드로스 3~17 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 골재용 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 폐기물은 적니 5~35 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 골재용 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 폐기물은 하수 오니 소각재를 5~45 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 골재용 조성물.
  7. 다음의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 골재용 조성물의 제조방법 :
    a) 석분 15~55중량부와 EAF 더스트 3~42 중량부를 포함하는 폐기물을 조합하는 단계;
    b) 상기 조합된 페기물에 점토 5~60 중량부를 첨가하여 혼합체를 형성하는 단계;
    c) 상기 혼합체를 필터 프레싱하여 필터 케이크를 형성하는 단계;
    d) 상기 필터 케이크를 숙성시키는 단계;
    e) 상기 필터 케이크를 1차 성형하여 제1 성형체를 형성하는 단계;
    f) 상기 제1 성형체를 2차 성형하여 제2 성형체를 형성하는 단계;
    g) 상기 제2 성형체를 건조시키는 단계;
    h) 상기 건조된 제2성형체를 소결하여 소결체를 형성하는 단계; 및
    i) 상기 소결체를 냉각시켜 경량 골재용 조성물을 형성하는 단계.
  8. 제7항에 있어서, 폐기물은 알루미늄 드로스 3~17 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 폐기물은 적니 5~35 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서, 폐기물은 하수 오니 소각재를 5~45 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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