KR100454160B1 - 동 슬래그를 이용한 미끄럼방지용 골재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시멘트용 및 건축 자재용 외에는 별다른 용도가 없는 동 슬래그를 이용한 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 포장도로의 위험지역에 일정한 간격으로 시공하는 띠모양의 미끄럼방지 시설에 사용되는 골재로써, 특히 연속 동(Cu) 제련 공정 중에 발생하는 동슬래그에서 미분을 완전히 제거하고, 미끄럼방지를 위한 능각이 풍부한 입도로 선별하여 골재를 제조하기 위해 회전체 드럼 체질 및 진동체질을 통한 미분제거 공정을 도입하므로써 그 골재의 입도가 일정범위를 가지면서 미분말이 거의 완전히 제거되어 시공후에 부착내구성이 향상될 뿐만 아니라 다른 미끄럼방지용 골재보다 우수한 미끄럼 방지용 골재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

동 슬래그를 이용한 미끄럼방지용 골재의 제조방법{Manufacturing method of sliding prevention material using Cu-slag}

본 발명은 동 제련시에 발생하는 동 슬래그를 이용한 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포장도로의 위험지역에 일정 간격으로 띠모양의 미끄럼방지 시설을 시공하는데 사용되는 골재로서, 특히 동 제련공정 중에 발생하는 동 슬래그를 미분이 완전히 제거된 일정 입도범위의 상태로 선별하여 골재를 제조하기 위해 회전체 드럼 체질을 통한 미분제거 공정을 도입하므로써 그 골재의 입도가 일정범위를 가지면서도 미분말이 거의 완전히 제거되어 시공 후에 부착 내구성이 향상될 뿐만 아니라 다른 미끄럼방지용 골재보다 우수한 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 아스팔트나 시멘트로 포장된 도로는 노면이 견고하고 매끄러운 장점이 있으나 양호한 도로 상태로 인해 자동차가 고속으로 운행되는 경우 커브길, 비탈길 등 위험지역에서 교통사고가 자주 발생하는 문제가 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 안전시설로써 포장도로의 위험지역에 일정 간격으로 띠모양의 미끄럼방지 시설을 하여 상당한 효과를 보고 있다.

현재 일반적으로 도로 안전시설 설비기준을 보면, 미끄럼방지 시설용 골재는 마찰계수가 크고 능각이 많은 내마모성 경량골재로서 모스 경도가 8.0 이상, 그 입도가 일정범위, 바람직하기로는 3mm∼5mm (기준치 : 2.83∼4.76mm)로서, 적어도 골재성분의 90% 이상이 상기의 입도범위에 들어야만 사용하도록 하고 있으며, 대개 편암이나 전로 및 전기로 슬래그가 적당한 것으로 사용되고 있다.

즉, 지금까지 미끄럼방지 시설용 골재는 전로 슬래그를 체로 걸러서 입경이 약 3mm ∼ 5mm 범위의 것만 선별하여 골재의 원료로 사용하고, 이를 다시 진동체(vibrating screen)로 체질하여 시공 사양 기준치에 적합된 크기의 것만 분리하여 골재로 이용하고 있다.

한편 동(Cu)을 제조하는 과정에서 부산물로 동 슬래그가 발생하는데 샌드브라스팅, 시멘트 제조철원, 건축용골재 외에는 별다른 용도가 없는 실정이다. 또한 동제련 공정은 주로 자용로공법에 의해 이루어지는데, 최근 들어서는 연속 동제련공법이 도입되고 있어 그에 따른 슬래그 발생량도 급격히 증가하고 있는 실정이어서 그 다양한 용도개발이 요구되고 있다. 특히 자용로공법 동제련글래그와 연속제련 슬래그는 그 화학적 조성이 차이가 많고 발생 상태가 차이가 있다.

일반적으로 자용로공법 동제련은 광석을 이용하여 구리를 제련하고 남는 슬래그를 수세하여 작은 입자상을 만드는 것이 일반적인 제조방법이다. 그러나 이러한 동(Cu) 슬래그 입자는 미세하고 입자가 구형을 유지하고 있기 때문에 미끄럼 방지용 골재로 직접 이용하기 어렵다. 그러나 최근에 건설된 연속 동제련공법에서 발생하는 슬래그는 그의 조성이 일반 자용로공법 동슬래그와 조성이 다를뿐 아니라 슬래그 처리과정에서 일반 동슬래그 처리과정에서 나오는 입자보다 입도분포가 상향조정되어 있어 아직까지 건축자재외에는 별다른 용도가 없는 실정이다.

이에따라 용도 개발 측면에서 본 특허에서는 이런 연속동제련시에 발생하는 동슬래그 입자가 일반 동슬래그 입도보다 크며 입도 분포가 미끄럼방지용 골재입도가 분포되어 있고 입자가 능각을 갖고 있는 것에 착안하게 되었다.

특히 동슬래그는 상기와 같이 자용로공법 및 연속제련공법의 2종류의 공법에 의해 생산되나 자용로공법으로 생산되는 슬래그는 하기의 ＜표2＞와 같이 입도분포가 미끄럼방지용 골재의 입도의 아래쪽에 있어 현재까지 토목용 골재로만 사용이 되어왔다. 그러나 최근 도입된 연속동제련슬래그는 ＜표2＞에서와 같이 약 35%이상의 입자가 미끄럼방지용골재의 입도구성을 충족시키고 있고 입자가 능각을 지니고 있어 본 특허에서는 이에 착안하여 연속동제련슬래그를 미끄럼방지용 골재로 사용하고자 하였다.

＜표 1＞ 동슬래그의 화학성분

＜표 2＞ 동슬래그의 입도분포

＜표3＞ 동슬래그의 물리적 특성

＜표 3＞은 동제련글래그가 입도분포를 제외하고는 물리적 특성이 미끄럼방지용골재로서의 특성이 있음을 보여주고 있다.

이에따라 입도분포를 확보하면 미끄럼방지용골재도 연속제련 동제련슬래그를 이용하면 충분한 물리적 특성을 확보 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 샌드블라스팅, 건축용 골재 및 시멘트철원 외에는 별다른 용도가 없어 폐기되는 동슬래그 이용의 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 미끄럼방지용골재로 만들기 위해 연속동제련슬래그의 골재입도를 일정범위로 하면서 미분이 완전히 제거할 목적으로 동슬래그를 건조시키고 회전드럼체 및 진동체로 체질하여 미분을 제거하고 적합한 물성을 갖는 미끄럼 방지용 골재를 생산하여 접착 내구성이 개선된 새로운 고부가의 미끄럼방지용 골재 제조가 가능한 새로운 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다

제1도는 본 발명에 따른 미끄럼방지 시설용 골재를 제조하는 과정에 대한 공정도

표 1은 동슬래그의 화학성분

표 2는 동슬래그의 입도분포

표3은 동슬래그의 물리적 특성

표 4는 미끄럼방지 시설용 골재의 마모상태와 내접착성의 실험비교예

본 발명은 동제련공정중 발생하는 동 슬래그를 체로 걸러서 일정 입도범위를 갖는 미끄럼방지 시설용골재를 제조함에 있어서, 특히 연속동제련시에 발생하는 동 슬래그를 회전로에서 건조하고 회전체로 걸러서 2.8mm 이상의 입도를 갖는 골재를 1차 선별한 후, 동슬래그 미분을 제거하고, 다시 2.8∼4.8mm 입도를 갖는 진동체에서 보다 입자가 큰 입자와 다시 미분을 제거하는 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명을 첨부하는 제1도의 공정도를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 동제련소의 폐자원인 동슬래그 중 연속동제련슬래그를 미끄럼방지 시설용 골재로 제조하는 과정에서 종래에 접착내구성의 문제가 되었던 2.8mm이하의 미분말을 거의 완전히 제거하기 위해 건조하여 회전드럼체와 진동체를 이용하여 종래에 사용하지 못한 연속동제련슬래그를 미분이 없는 적정 입도를 확보하고자 하였다.

본 발명에 따르면 상기와 같은 일반적으로 연속 동제련 수쇄공정에서 발생시, 수분을 함유한 슬래그를 건조하고, 동 슬래그를 회전드럼체 및 진동체(vibrating screen)를 이용하여 2.8∼4.8mm 크기의 입도를 갖는 슬래그 입자만을 선별한다. 또한 이들 미분입자를 다시 체질하여 non-slip용, 모르타르용 모래 및 아스팔트 슁글용모래로 사용한다.

또한, 회전 드럼체와 건조 분리공정 후 진동체질은 필요에 따라서 1회 또는 2회 반복하여 시행할 수도 있다.

이와 같은 본 발명을 실시 예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

동제련소에서 생산된 원료인 연속동제련 슬래그 4 ton을 취하여, 유류버너부착 회전로로 건조하고 제1호퍼에 저장하여 공급기(feeder)를 이용하여 회전드럼체와 2단 진동체(상단 Screen : 4.8 mm, 하단 Screen : 2.8 mm 규격)에 공급하여 체질하고 여기서 얻어진 2.8∼4.8 mm 크기에 슬래그를 취하여 제 2호퍼에 저장한다. 이때 분리 제거된 4.76 mm 보다 큰 입경의 슬래그는 분쇄하여 재사용하거나 다른 용도를 위해 보내지고, 2.83 mm 보다 작은 미분은 부분 선별하여 또는 분쇄 후 시멘트 콘크리트용이나 다른 용도로 보내진다.

제2호퍼에 저장된 선별 슬래그는 벨트 콘베이어를 회전체로 보내지며, 이때 수분함량을 1%이하로 한다.

그 다음으로는 2.83mm 이하의 1mm 체를 통과시켜 non-slip용 미끄럼방지 입자로 사용한다.

이렇게 분리 제조된 슬래그 입자로 된 미끄럼방지 시설용 골재는 저장탱크를 거쳐 포장하고 시판한다.

여기서 얻어진 골재의 입도분포는 2.8∼4.8 mm가 35 중량퍼센트 이었고, 2.8mm∼1mm의 입자는 45퍼센트 이었으며, 1 mm 이하의 미분은 20중량퍼센트 이었다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 동일하게 동 슬래그를 이용하여 회전로에서 건조하여 회전드럼체만을 이용하여 미끄럼방지 시설용 골재를 제조하였다. 여기서 얻어진 골재 입도는 2.8mm이상이 39 중량퍼센트였으며 2.8mm이하는 3.2 중량퍼센트 이었다.

[실시예 3]

상기 실시예 1과 동일하게 회전로에서 건조하여 진동체(2.8∼4.8mm)만을 이용하여 미끄럼방지시설용 골재를 제조하였다. 여기서 얻어진 골재 입도는 37 중량퍼센트 이었다.

[비교예]

상기 실시예 1의 과정 중에 건조 과정을 생략하고 미끄럼방지용시설용 골재를 제조 하였다.

이때 얻어진 골재의 입도분포는 2.8∼4.8 mm가 43 중량퍼센트 이었으나 건조후 재차 체질후 4.8 중량퍼센트의 미분이 포함되었다.

[실험예 1]

상기 실시예 1의 골재의 흡수율, 마모율, 점토분, 연석분을 측정하여 아래와 같은 특성을 얻었다.

[실험예 2]

상기 실시 예 1 과 비교예에서 제조된 미끄럼방지 시설용 골재를 각각 사용하기 위해 아스팔트 시험도로를 선정하여 노면청소를 하고, 시공부 외측 테이프부착 및 프라이머 도포 후에 결합재로서 통상의 수지를 도포한 다음, 상기 골재를 얇게 펴서 살포하고 다진 후, 외측 테이프를 제거하고 양성하여 각각 미끄럼 방지시설(폭 80cm, 간격 1m, 시공 길이 30m)을 시공하되 실시예 1의 경우와 비교예의 경우를 번갈아 설치 시공하였다.

시공된 후 1년간 미끄럼방지 시설용 골재의 마모상태와 내접착성을 관찰하여 그 결과는 다음 표 1에 나타내었다.

＜표 1＞

상기 표 1의 실험결과로부터 본 발명의 방법에 따른 골재의 경우 종래 방법에 의한 비교예에 따른 골재에 비해 미분함량이 거의 없으므로 인해 시공 후 접착 내구성이 크게 향상된 결과를 보여주었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 동슬래그를 이용한 미끄럼방지 시설용 골재는 건조 및 건식 분리공정을 적용시켜서 종래에 부적합한 크기의 입자가 혼합되어 있는 골재에 비하여 미분함량이 거의 없도록 분리해 냄으로써 접착 내구성을 크게 개선하여 시공 후 미끄럼방지 시설의 장기간 사용에 따른 내구력을 향상시키는 효과가 있다. 특히 폐자원인 동슬래그 고부가화하여 환경오염 방지 및 폐기물의 자원화하는 부수적 효과가 있다.

또한 미분의 경우, 다시 체질하여 non-slip 미끄럼방지 입자 및 모르타르용 원료로 자원화 할 수 있으므로 환경오염 없이 매우 경제적으로 미끄럼방지 시설용 슬래그 골재를 제조하는 효과적인 방법이다.

Claims (7)

1. 동제련 공정에서 발생하는 연속동제련슬래그를 물로 분쇄하는 수쇄공정을 제공정으로하고, 수쇄된 슬래그를 건조하는 것을 제2공정으로 하며, 건조된 슬래그를 체로 걸러서 2.8mm∼4.8mm 크기의 입도로 건식분리하는 제3공정을 통하여 미분을 제거한 동슬래그를 이용한 미끄럼방지용 골재의 제조방법
2. 제1항에 있어서 건조시 100∼200℃의 온도를 유지하는 건조로를 사용함을 특징으로하는 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법
3. 제1항에 있어서 슬래그의 화학적 조성이 중량퍼센트로 전철분(T-Fe) 36∼39 산화철(Fe₃O₄)3∼9 이산화규소(SiO₂)32∼34 구리(Cu)0.7∼1.0 산화칼슘(CaO)4.1∼5.0 산화마그네슘(MgO)0.7∼1.2 산화알루미늄(Al₂O₃)4.0∼5.5 기타미량성분을 5.3∼19.5의 조성을 특징으로하는 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법
4. 제2항에 있어서 체질하는데 다단 진동체 또는 회전드럼체를 이용한 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법.
5. 제1항에 있어서 2.8mm 이하의 미분을 체질 분리하여 non-slip용 미끄럼방지제 입자 및 모르타르용으로 사용하는 방법
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