KR100530093B1 - Method for manufacturing a ceramic body having continuous pore - Google Patents

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KR100530093B1 KR10-2003-0020937A KR20030020937A KR100530093B1 KR 100530093 B1 KR100530093 B1 KR 100530093B1 KR 20030020937 A KR20030020937 A KR 20030020937A KR 100530093 B1 KR100530093 B1 KR 100530093B1
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Abstract

자기겔화 방법을 이용하여 다공성의 세라믹 성형체를 제조하고 이를 동결 건조시켜 연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체를 제조하는 방법이 개시된다. 비가소성을 갖는 고상 폐기물의 제1 분체 250∼550 중량부 및 가소성을 가지는 제2 분체 100∼250 중량부를 혼합하여 혼합체를 형성한 후, 혼합체에 물 200∼400 중량부를 첨가하여 슬러리를 형성한다. 슬러리에 해교제 1∼30 중량부를 첨가하여 분산된 슬러리를 형성한 다음, 분산된 슬러리에 응집제 5∼15 중량부를 첨가하여 응집체를 형성한다. 응집체의 자기겔화에 의하여 성형체를 형성하고, 성형체를 동결 건조 방법을 이용하여 건조한 다음, 성형체를 소결하여 소결체를 형성한다. 세라믹 필터나 세라믹 담체 등으로 활용 가능한 연속적인 균일한 기공들을 포함하는 세라믹 다공체를 제조할 수 있으며, 슬러리의 미세 구조를 조절하여 슬러리로부터 제조되는 성형체나 소결체의 특성 및 기공들의 크기를 용이하게 조절할 수 있다. Disclosed is a method of preparing a porous ceramic formed body using a magnetic gelation method and freeze-driing it to produce a ceramic porous body having continuous pores. 250-550 parts by weight of the first powder of the solid waste having non-plasticity and 100-250 parts by weight of the second powder having the plasticity are mixed to form a mixture, and then 200-400 parts by weight of water is added to the mixture to form a slurry. 1-30 parts by weight of the peptizing agent is added to the slurry to form a dispersed slurry, and then 5-15 parts by weight of the flocculant is added to the dispersed slurry to form an aggregate. A molded article is formed by self-gelling of the aggregate, the molded article is dried using a freeze drying method, and then the molded article is sintered to form a sintered article. It is possible to manufacture a ceramic porous body including continuous uniform pores that can be utilized as a ceramic filter or ceramic carrier, and to control the microstructure of the slurry to easily control the characteristics and the size of the pores or the sintered body manufactured from the slurry. have.

Description

연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체의 제조 방법{Method for manufacturing a ceramic body having continuous pore} Method for manufacturing a ceramic porous body having continuous pores {Method for manufacturing a ceramic body having continuous pore}

본 발명은 연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가소성 및 비가소성 분체들로 이루어진 고상 폐기물의 조합에 적절한 무기계 응집제 및 해교제를 첨가하여 자기겔화시킴으로써 겔 구조를 갖는 성형체를 제조한 다음, 이를 동결 건조하여 성형체의 기공 구조가 건조 후에도 유지되도록 함으로써 소결체의 내부에 연속적인 기공들을 균일하게 형성할 수 있는 세라믹 다공체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a ceramic porous body having continuous pores. More specifically, the present invention relates to a combination of solid wastes composed of plastic and non-plastic powders, and has a gel structure by magnetic gelation by adding an appropriate inorganic flocculant and a peptizing agent. The present invention relates to a method for producing a ceramic porous body which can uniformly form continuous pores in the interior of a sintered body by preparing a molded body and then freeze-drying it to maintain the pore structure of the molded body even after drying.

일반적으로, 세라믹 제품을 성형하는 방법으로서는 사출 성형(injection molding), 테이프 성형(tape casting) 및 가소적 압출 성형 (plastic extrusion) 등의 방법들이 알려져 있다. 종래의 세라믹 제품의 성형 방법에 있어서, 유기 결합제 및 가소제와 함께 분산된 미립 분말의 성형과 조작을 용이하게 하기 위하여 유기 용매가 사용되어 왔다. 이에 따라, 별도의 유기 용매 제거 공정이 필요하게 되며, 이러한 유기 용매 제거 공정을 수행하는 동안 세라믹 제품이 원하는 형상과는 달리 수축과 뒤틀림이 일어나게 될 가능성이 매우 높다. 또한, 유기 용매 제거 공정을 수행한 후에도 잔류하는 불순물로 인하여 세라믹 제품의 기계적 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 세라믹 제품의 특성을 기준으로 하여 세라믹 제품 제조 공정의 환경적인 영향 및 경제적인 면을 고려할 때, 유기 용매나 고분자 첨가제를 사용하지 않는 새로운 성형 방법이 요구된다.Generally, as a method of molding a ceramic product, methods such as injection molding, tape casting, and plastic extrusion are known. In conventional molding methods of ceramic products, organic solvents have been used to facilitate the shaping and manipulation of the fine powder dispersed with the organic binder and the plasticizer. Accordingly, a separate organic solvent removal process is required, and during such organic solvent removal process, there is a high possibility that the ceramic product may contract and warp unlike a desired shape. In addition, the mechanical properties of the ceramic product may be degraded due to impurities remaining even after performing the organic solvent removal process. Therefore, considering the environmental impact and economic aspects of the ceramic product manufacturing process based on the characteristics of the ceramic product, a new molding method without using an organic solvent or a polymer additive is required.

대체로 세라믹 성형체의 분말 공정(powder processing)은 분말을 제조하는 단계, 성형을 위한 분말(슬러리)을 제조하는 단계, 요구되는 형태로 성형하고 건조하는 단계 및 기공을 제거하고, 최적 특성을 위하여 치밀화 및 미세 구조를 증진시키는 단계 등으로 이루어진다. Generally, the powder processing of the ceramic compacts comprises the steps of preparing the powder, preparing the powder (slurry) for molding, shaping and drying to the required shape and removing pores, densifying and optimizing for optimum properties. Enhancing the microstructure, and the like.

전술한 분말 공정의 각 단계에서 세라믹 성형체의 불균일화는 분말 자체 및 분말(슬러리)의 제조에 기인하거나, 치밀화 및 충진 단계에서 일어날 수 있다. 또한, 유기물 및 무기물을 포함하는 응교제는 분말에 대하여 주된 불균질물로 작용한다. 각 불균질물에는 응력이 집중되며, 이에 따라 전위 흐름(potential flow)이 발생하여, 조기 깨짐의 원인으로 작용하기 때문에 결국 절연 및 기계적 결함을 발생시킨다. In each step of the powder process described above, the non-uniformity of the ceramic formed body may be due to the production of the powder itself and the powder (slurry) or may occur in the densification and filling step. In addition, coagulants comprising organic and inorganic substances act as major heterogeneous to the powder. Stress is concentrated in each heterogeneous material, so that a potential flow occurs, which acts as a cause of premature cracking, which in turn causes insulation and mechanical defects.

세라믹 제품의 방법을 개선시키기 위해서는,입자들 사이의 상호 작용에 따라 거동이 달라지므로, 슬러리 내의 입자들 간의 상호 작용에 의한 슬립(slip)의 구조를 파악하는 것이 무엇보다도 중요하기 때문에 액상 매질 내에 현탁되어 있는 세라믹 분말 입자 사이의 상호 작용 특성을 상당히 고려하여야 한다.In order to improve the method of ceramic products, the behavior depends on the interaction between the particles, so it is important to understand the structure of the slip due to the interaction between the particles in the slurry, so it is suspended in the liquid medium. Consideration should be given to the interaction characteristics between the ceramic powder particles present.

Young 등[J. Am. Ceram. Soc. 74(3) 612p∼618p(1991)]은 알루미나(Al2O3) 분말의 겔-성형(gel-casting) 방법에 관한 연구를 통하여 고분자 분산제를 사용하여 슬러리를 분산시키고, 유기 단분자와 촉매를 사용하여 거대 분자의 망목을 형성시키고 슬러리의 온도를 높여 고분자의 겔화함으로써 성형하는 방법을 제시하였다.Young et al. [J. Am. Ceram. Soc. 74 (3) 612p to 618p (1991)], through a study on the gel-casting method of alumina (Al 2 O 3 ) powder to disperse the slurry using a polymer dispersant, To form a macromolecule of macromolecules and to increase the temperature of the slurry to gel by polymerizing.

Graule 등[Ceramic Transaction, Vol 51, 457p∼467p(1994)]은 전기 이중층의 두께를 감소시킴으로써 응집시키는 직접 응집 성형(direct coagulation casting; DCC) 방법을 제안하였다. 그러나, 상기 방법은 첨가되는 유기염의 양이 많고, 슬러리의 온도에 따라 응집속도가 달라지므로 슬러리의 온도를 조절하여야 하며, 공전 시간(idle time)이 요구되는 문제점이 있다.Graule et al. [Ceramic Transaction, Vol 51, 457p-467p (1994), proposed a direct coagulation casting (DCC) method of agglomeration by reducing the thickness of an electric double layer. However, the method has a problem in that the amount of organic salts to be added is large, and the temperature of the slurry must be adjusted since the aggregation rate varies depending on the temperature of the slurry, and an idle time is required.

Lange 등에게 허여된 미국특허 제5,188,780호에 따르면, 현탁액의 pH를 조정하여 분산 후 응집하였다가 재분산시킨 다음, 이를 가압 여과와 원심 분리법으로 성형하여 세라믹 성형체를 제작한다. 상기 방법은 고체의 함량에 관계없이 거의 일정한 성형체의 미세 구조를 갖기 때문에 구조 재료의 성형에 유리하다. 그러나, 상기 방법에 따르면 치밀한 성형체를 수득할 수는 있지만, 다공질의 성형체를 제작하기에는 적합하지 않으며, 성형체를 제작하기까지의 공정이 복잡한 단점이 있다. According to U. S. Patent No. 5,188, 780 to Lange et al., The pH of the suspension is adjusted to disperse, aggregate and redisperse, which is then molded by pressure filtration and centrifugation to produce a ceramic molded body. The method is advantageous for the molding of the structural material because it has a nearly constant microstructure of the molded article regardless of the content of the solid. However, according to the above method, a compact molded article can be obtained, but it is not suitable for producing a porous molded article, and the process up to producing the molded article has a complicated disadvantage.

결국, 상술한 새로운 성형 방법들 중 어떠한 방법도 유기용매 사용과 같은 문제점을 해결하지 못하고 있다.As a result, none of the new molding methods described above solves the problem of using an organic solvent.

세라믹 성형체로부터 수분을 제거하는 건조과정에서도 심각한 문제점이 발생할 수 있다. 건조 과정에서는 세라믹 입자들간에 모세관 힘이 작용하여 건조수축이 일어나게 된다. 국부적인 액체 함량의 차이 또는 제품의 부분적인 두께 차이에 의해서 건조속도가 차이가 나고 결과적으로 건조과정에서 균열되거나 비틀리기 쉽다.Serious problems may also arise in the drying process to remove moisture from the ceramic compacts. In the drying process, the capillary force acts between the ceramic particles to cause dry shrinkage. The drying rate is different due to local liquid content differences or partial thickness differences of the product and consequently tends to crack or twist during the drying process.

상기 문제를 최소화하기 위해서, 건조실의 상대 습도를 일정하게 유지하면서 일정 시간동안 매우 천천히 건조시킴으로써 증발 속도를 늦출 수 있다. 건조 과정에서 수분은 내부로부터 표면으로 이동한다. 건조가 진행되면서, 습도가 낮아지는 동안 성형체의 온도를 점진적으로 높일 수 있어서, 증발 속도와 이동 속도가 적당하게 유지된다. 다른 보조 방법으로, 건조 공정 동안 상기 부분을 특수한 지지물 위에 놓아 비틀림을 최소화할 수 있다. In order to minimize the problem, the evaporation rate can be slowed down by drying very slowly for a period of time while keeping the relative humidity of the drying chamber constant. In the drying process, moisture migrates from the inside to the surface. As the drying proceeds, the temperature of the molded body can be gradually increased while the humidity is lowered, so that the evaporation rate and the moving speed are properly maintained. Alternatively, the part can be placed on a special support during the drying process to minimize torsion.

그러나, 상대 습도의 조절 및 건조 시간의 연장이 수축 또는 휨을 항상 방지하지는 못하며, 특히 건조 과정에서 성형체의 기공률은 감소하며 기공 구조도 파괴된다. However, control of relative humidity and prolongation of the drying time do not always prevent shrinkage or warpage, in particular during the drying process the porosity of the shaped body is reduced and the pore structure is also destroyed.

본 발명의 일 목적은 무기계 분산제와 응집제를 이용하여 슬러리의 분산과 응집 및 PSHP(Poly-Silicon Hydroxo Precipitates)에 의한 자기겔화(self-gellation)에 의하여 성형체를 제조함으로써, 연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to prepare a molded body by dispersing and agglomerating slurry and self-gellation by poly-silicon hydroxo precipitates (PSHP) using an inorganic dispersant and a flocculant, thereby providing a ceramic porous body having continuous pores. It is to provide a method for producing.

본 발명의 다른 목적은 겔화 성형에 의하여 균일한 기공 구조를 가지는 세라믹 성형체를 동결 건조함으로써 성형체의 기공률과 기공 구조를 유지함으로써 연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a ceramic porous body having continuous pores by freeze drying a ceramic molded body having a uniform pore structure by gelling molding to maintain the porosity and pore structure of the molded body.

본 발명의 또 다른 목적은 세라믹 다공체 내의 불균질화와 조절되지 않은 상분포를 최소화할 수 있는 세라믹 다공체의 제조 방법을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide a method for producing a ceramic porous body capable of minimizing disproportionation and uncontrolled phase distribution in the ceramic porous body.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체의 제조 방법에 의하면, 비가소성을 가지는 고상 폐기물의 제1 분체 약 250∼550 중량부 및 가소성을 가지는 제2 분체 약 100∼250 중량부를 혼합하여 혼합체를 형성한 다음, 상기 혼합체에 물 약 200∼400 중량부를 첨가하여 슬러리를 형성한다. 상기 슬러리에 해교제 약 1∼30 중량부를 첨가하여 분산된 슬러리를 형성한 후, 상기 분산된 슬러리에 응집제 약 5∼15 중량부를 첨가하여 응집체를 형성한다. 이어서, 상기 응집체의 자기겔화에 의하여 성형체를 형성하고, 상기 성형체를 동결 건조 방법을 이용하여 건조한 다음, 상기 성형체를 소결하여 소결체를 제조한다. 이 경우, 상기 성형체는 상기 성형체를 약 10∼15 시간 동안 자연 건조시킨 후, 동결 건조기 내에서 약 -25∼-15℃의 온도로 약 30∼65 시간 동안 동결 건조시켜 제조된다. 또한, 상기 고상 폐기물은 석탄회, 석분 또는 소각재 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 상기 제2 분체는 점토, 고령토, 도석 또는 운모 광물 가운데 하나 이상을 포함하며, 상기 해교제는 Na2SiO3, Na4P2O7 또는 Na2CO3 중 하나 이상을 포함하고, 상기 응집제는 CaSO4를 함유하는 폐석고를 포함한다.In order to achieve the above objects of the present invention, according to the method for producing a ceramic porous body having continuous pores according to the present invention, about 250 to 550 parts by weight of the first powder of the solid waste having non-plasticity and the second having plasticity About 100 to 250 parts by weight of powder are mixed to form a mixture, and then about 200 to 400 parts by weight of water is added to the mixture to form a slurry. About 1-30 parts by weight of the peptizing agent is added to the slurry to form a dispersed slurry, and then about 5-15 parts by weight of a flocculant is added to the dispersed slurry to form an aggregate. Subsequently, a molded body is formed by magnetic gelation of the aggregate, the molded body is dried using a freeze drying method, and the molded body is sintered to prepare a sintered body. In this case, the molded body is prepared by naturally drying the molded body for about 10 to 15 hours, and then freeze drying for about 30 to 65 hours at a temperature of about -25 to -15 ° C in a freeze dryer. In addition, the solid waste may include at least one or more of coal ash, lime or incineration ash, and the second powder may include one or more of clay, kaolin, pottery or mica minerals, and the peptizing agent may be Na 2 SiO 3 , Na 4. At least one of P 2 O 7 or Na 2 CO 3 , wherein the flocculant comprises waste gypsum containing CaSO 4 .

본 발명에 따르면, 연속적으로 균일하게 다수의 기공들을 포함하는 세라믹 다공체를 제조할 수 있으며, 이러한 세라믹 다공체는 세라믹 필터나 세라믹 담체로 활용 가능하다. 또한, 슬러리의 미세 구조를 조절하여 슬러리로부터 제조되는 성형체나 기공들의 크기를 용이하게 조절할 수 있으며, 동결 건조를 통해 성형체의 기공 구조를 그대로 유지할 수 있기 때문에 소결체의 특성을 용이하게 조절할 수 있다. 더욱이, 종래의 경우와 같이 유기물 첨가제가 아닌 무기물로 이루어진 해교제 및 응집제를 사용하여 슬러리의 해교 및 응집을 유도하여 세라믹 다공체를 제조하기 때문에, 별도의 유기물 제거 공정이 요구되지 않으며, 공정의 단순화 및 경제화를 달성할 수 있는 동시에 친환경적인 세라믹 제품을 생산할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 탈황 공정이나 인산, 불산, 붕소 또는 티타늄 제조 공정에서 대량으로 발생되는 폐석고를 응집제로 재활용하여 세라믹 제품을 제조할 수 있기 때문에 환경 문제에 기여하는 동시에 세라믹 제품의 제조 원가를 크게 낮출 수 있다. According to the present invention, it is possible to manufacture a ceramic porous body including a plurality of pores continuously and uniformly, such a ceramic porous body can be utilized as a ceramic filter or ceramic carrier. In addition, it is possible to easily control the size of the molded body or pores produced from the slurry by adjusting the fine structure of the slurry, and it is possible to easily control the properties of the sintered body because the pore structure of the molded body can be maintained as it is through freeze-drying. Furthermore, since the ceramic porous body is manufactured by inducing peptizing and coagulation of the slurry using a peptizing agent and a coagulant made of inorganic material, not an organic additive as in the conventional case, a separate organic matter removing process is not required, and the process is simplified and Economics can be achieved and eco-friendly ceramic products can be produced. In particular, according to the present invention, since waste gypsum generated in a desulfurization process, phosphoric acid, hydrofluoric acid, boron, or titanium manufacturing process can be recycled as a coagulant to produce a ceramic product, it contributes to environmental problems and at the same time reduces the manufacturing cost of the ceramic product. Can be significantly lowered.

본 발명에 있어서, 수용액 매질 내에서 높게 대전된 세라믹 입자들의 표면에 해교제를 흡착시킴으로써, 세라믹 입자들의 표면 에너지를 낮추어 수용액 매질 내에 세라믹 입자들을 고르게 분산시킨다. 여기에, 응집제를 첨가하여 분산된 슬러리 내의 세라믹 입자들을 작은 응집체로 형성시키고, 이러한 응집체들의 겔화를 이용하여 다공질의 새로운 망목 구조를 형성한다. 따라서, 원하는 형상으로 기물을 성형할 때, 추가적인 성형 공정이 요구되지 않는다. 새로운 망목 구조에서는 이전까지 응집된 구조에서 관찰되었던 슬러리 내의 입자의 침강이 발생하지 않았다. 따라서, 복잡한 모양의 형체도 비교적 용이하게 제작할 수 있다.In the present invention, by adsorbing a peptizer on the surface of the highly charged ceramic particles in the aqueous medium, the surface energy of the ceramic particles is lowered to evenly disperse the ceramic particles in the aqueous medium. To this, a flocculant is added to form ceramic particles in the dispersed slurry into small aggregates, and the gelation of these aggregates is used to form a porous new network structure. Thus, when molding the substrate into the desired shape, no additional molding process is required. In the new mesh structure, no sedimentation of particles in the slurry, which was observed in the aggregated structure previously, occurred. Therefore, a complicated shape can be produced relatively easily.

일반적으로, 세라믹 입자들 간의 약한 인력은 약 5㎚ 이하 정도의 매우 짧은 범위의 수화척력과 함께 DLVO 이론에 의한 일정 거리에서의 반 데르 발스(van der Waals) 인력과 정전기적 반발력의 조합에 의하여 생성된다. 이와 같은 짧은 범위에서 수화척력은 입자들이 접촉하는 인력을 차단한다. 따라서, 적당한 조건 하에서 이러한 힘은 입자들이 다른 입자로 쉽게 미끄러지고 고형화될 때, 건조된 분체 또는 입자들이 접촉한 망목을 형성하고 있을 때 보다 높은 충진 밀도를 가진다. 수화척력은 입자표면 간에 떨어진 거리가 매우 짧을 때(약 5㎚이하)에만 작용하는 척력이며, 이 경우 반 데르 발스 인력은 점차 강해진다(Ceramic Transaction, Vol. 22, 185p∼201p(1991) 참조).In general, the weak attraction between ceramic particles is generated by the combination of van der Waals attraction and electrostatic repulsion at a certain distance by DLVO theory with a very short range of hydration repulsion of about 5 nm or less. do. In this short range, hydration repulsion blocks the attraction of particles. Thus, under moderate conditions, this force has a higher packing density when the particles are easily slipped and solidified into other particles, when the dried powder or particles form a mesh in contact. Hydration repulsion is a repulsive force acting only when the distance between the particle surfaces is very short (about 5 nm or less), in which case van der Waals attraction becomes increasingly strong (see Ceramic Transaction, Vol. 22, 185p to 201p (1991)). .

본 발명에 따르면, 세라믹 다공체를 제조하기 위하여, 석탄회(fly ash), 석분 또는 소각재 등과 같은 고상 폐기물로 이루어진 비가소성을 가지는 제1 분체에 점토, 고령토, 도석 또는 운모 광물로 이루어진 가소성을 가지는 제2 분체를 적절히 혼합한 슬러리를 사용한다. According to the present invention, in order to manufacture a ceramic porous body, a second plastic having a plasticity made of clay, kaolin, stone or mica minerals in the first powder having a non-plasticity made of solid waste such as fly ash, stone powder or incineration ash The slurry which mixed powder suitably is used.

상기 제1 및 제2 분체들 중 석탄회 및 점토 입자들은 소수성 표면을 가지기 때문에 DLVO 이론에 따라 초기에는 슬러리 내에서 입자들이 강하게 응교되며, 응교된 입자들 간에 망목이 형성되어 입자들이 침강하게 된다. 이와 같이 응교된 슬러리에 폐석고와 같은 해교제를 첨가할 경우, 슬러리는 분산된 입자 구조를 가지게 된다. 또한, 분산된 슬러리에 응집제를 첨가하면 분산된 입자 구조가 다시 인력이 생기는 입자 구조로 변화된다. 그러나, 새로운 입자간 인력에 의하여 생긴 입자 구조는 응집력이 강한 입자 구조는 아니며, 이러한 망목 구조의 입자들은 초기에 응교된 입자들의 망목 구조와는 달리 미약한 응력에 의해서도 쉽게 재배열(rearrange)이 일어난다.Since the coal ash and clay particles of the first and second powders have a hydrophobic surface, the particles are initially strongly coagulated in the slurry according to the DLVO theory, and a mesh is formed between the coagulated particles, causing the particles to settle. When a peptizing agent such as waste gypsum is added to the slurry thus coagulated, the slurry has a dispersed particle structure. In addition, the addition of a flocculant to the dispersed slurry changes the dispersed particle structure into a particle structure in which attractive force is generated again. However, the grain structure created by the new interparticle attraction is not a cohesive grain structure, and unlike the mesh structure of the initially coagulated particles, the grain structure is easily rearranged by weak stress. .

본 발명에 사용되는 응집제들은 3가, 2가 또는 1가의 양이온들을 함유하는 무기염을 포함하며, 이러한 조성을 가지는 응집제들의 첨가는 슬러니 내의 전기 이중층을 감소시킴으로써 정전기적 척력을 감소시키게 된다. 즉, 분산된 입자들의 망목 구조는 지속적인 반 데르 발스 인력에 의하여 인력이 발생하는 망목 구조로 전환된다.Coagulants used in the present invention include inorganic salts containing trivalent, divalent, or monovalent cations, and the addition of coagulants having this composition reduces the electrostatic repulsion by reducing the electrical double layer in the sludge. In other words, the mesh structure of the dispersed particles is converted into a mesh structure in which attraction is generated by continuous van der Waals attraction.

또한, 응집된 구조의 슬러리를 제조하기 위해 DLVO 이론에서 예기한 전위 우물의 제1 최소값(primary minimum)을 제2 최소값(secondary minimum)으로 유도하여 인력이 강하지 않은 응집체를 형성시킨다. 그러나, 이러한 응집체 내의 입자들은 입자들 사이에 강한 접촉(touching)은 발생하지 않는다.In addition, the first minimum of the potential wells anticipated in the DLVO theory to produce a slurry of agglomerated structure is induced to a second minimum to form agglomerates with no attractive force. However, particles in such agglomerates do not generate strong touching between the particles.

본 발명에 따르면, 폐석고를 포함하는 해교제를 첨가하여 슬러리를 분산시키고, 입자들이 분산된 슬러리에 응집제를 첨가하여 응집된 망목 구조를 형성시킨 다음, 형성된 망목 구조에 PSHP의 자기겔화가 일어나 다공질의 구조를 갖는 슬러리를 제조한다. 다시 말하면, 해교제를 이용하여 정전기적 반발력을 조절하고, 응집제를 이용하여 인력을 조절하여 입자들의 망목을 형성시킨 후, 슬러리의 겔화를 이용하여 기공의 크기 분포가 일정한 다공질의 슬러리를 제조한다. 즉, 모든 정전기적 척력 전위를 최대로 하여 슬러리를 분산시킨 후, 수화척력과 반 데르 발스 인력을 이용하여 전위 우물의 제2 최소값에 위치하게 하면(미국특허 제5,188,780호 참조), 인력이 작용하는 비-접촉망(non-touching network)이지만 응교된 망목 구조에 비해서 약한 망목 구조이기 때문에 응력에 의하여 쉽게 재분산이 가능하다.According to the present invention, a slurry is dispersed by adding a peptizing agent containing waste gypsum, and a flocculant is added to a slurry in which particles are dispersed to form a cohesive network structure. A slurry having a structure is prepared. In other words, after adjusting the electrostatic repulsive force by using a peptizing agent, by forming a mesh of particles by controlling the attraction force by using a flocculant, using a gelation of the slurry to prepare a porous slurry with a constant pore size distribution. That is, if the slurry is dispersed by maximizing all the electrostatic repulsive potentials and then placed at the second minimum value of the potential wells using hydration repulsion and van der Waals attraction (see US Pat. No. 5,188,780), Non-touching network (non-touching network) but weak compared to the meshed network structure is easy to redistribute by stress.

대전된 세라믹 입자들의 수화척력에 기인한 응집된 입자망(coagulated particle network)을 증진시키기 위하여 다양한 종류의 유기와 무기염들의 원리를 적용시킬 수 있다. 그러나, 유기염을 적용하는 경우, 유기물을 제거하는 공정이 추가적으로 요구되기 때문에 공정의 단순화 측면에서 부적절하고, 미세한 세라믹 입자들의 조성에 의존하여 어떠한 경우 특별한 형태의 염은 세라믹 입자들과 반응할 가능성이 있기 때문에 부적절할 것이다. 예를 들면, NaCl 또는 NH4Cl 등과 같은 무기염은 대부분의 세라믹 분말들과 함께 사용하기에 적합하다.The principles of various types of organic and inorganic salts can be applied to enhance the coagulated particle network due to the hydration repulsion of charged ceramic particles. However, in the case of applying organic salts, an additional process for removing organic matter is inadequate in terms of simplifying the process, and depending on the composition of the fine ceramic particles, in some cases, a special type of salt is likely to react with the ceramic particles. It would be inappropriate. For example, inorganic salts such as NaCl or NH 4 Cl and the like are suitable for use with most ceramic powders.

본 발명에 따르면, 응집제에 의해 약한 인력을 가지는 입자들의 망목 구조를 형성하고, 이와 같은 망목 구조의 겔화에 의하여 침강이 일어나지 않는 슬러리를 제조할 수 있다. 먼저, 석탄회, 석분 또는 소각재 등과 같이 알루미노 실리케이트를 주성분으로 포함하는 고상 폐기물로 이루어진 하나 이상의 비가소성 제1 분체 약 250∼550 중양부에 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)를 포함하는 점토, 고령토, 도석 또는 운모 광물로 이루어진 가소성 제2 분체 약 100∼250 중량부의 조성을 가지는 슬러리를 마련한다.According to the present invention, it is possible to produce a slurry in which a flocculant forms a network structure of particles having a weak attraction force, and does not settle due to the gelation of the network structure. First, alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ) are included in about 250 to 550 parts by weight of at least one non-plastic first powder composed of a solid waste containing aluminosilicate as a main component such as coal ash, stone powder or incineration ash. A slurry having a composition of about 100 to 250 parts by weight of a plastic second powder composed of clay, kaolin, pottery stone, or mica mineral is prepared.

이어서, 상기 슬러리에 대해 약 1∼30 중량부 정도의 해교제를 첨가하여 분산된 슬러리(물과 분말의 혼합체)를 만든 다음, 약 5∼15 중량부 정도의 폐석고를 포함하는 응집제를 첨가함으로써 슬러리에 포함되어 있는 입자들이 다른 입자들과 인력을 형성하여 응집체를 형성시키고, 이러한 응집체들 사이에 PSHP의 자기겔화를 이용하여 다공질의 슬러리를 제조한다. 이 때, 상기 해교제는 Na2SiO3, Na4P2O7 또는 Na2CO3를 포함하며, 상기 응집제는 Al3+, Mg2+, Sr2+, Ba2+, Ca2+, Li+, K+ 또는 Na+ 가운데 어느 하나 이상의 이온을 함유하는 무기염을 포함한다.Subsequently, about 1 to 30 parts by weight of a peptizing agent is added to the slurry to make a dispersed slurry (mixture of water and powder), and then a slurry is added by adding a coagulant containing about 5 to 15 parts by weight of waste gypsum. Particles contained in the attraction force with other particles to form agglomerates, and a porous slurry is prepared by magnetic gelation of PSHP between these agglomerates. At this time, the peptizing agent comprises Na 2 SiO 3 , Na 4 P 2 O 7 or Na 2 CO 3 , The flocculant Al 3+ , Mg 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Ca 2+ , Inorganic salts containing any one or more of Li + , K + or Na + .

본 발명에 있어서, 상기 비가소성 제1 분체는 석탄회를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 가소성 제2 분체는 점토를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 해교제는 Na2SiO3를 포함하는 것이 바람직하고, 응집제는 폐석고를 포함하는 것이 바람직하다. 다음 표 1는 본 발명에 따라 제1 분체, 제2 분체 및 응집제를 포함하는 슬러리의 화학 조성을 분석한 결과를 나타낸 것이다.In the present invention, it is preferable that the first non-plastic powder contains coal ash, and the second plastic powder preferably contains clay. In addition, the peptizing agent is preferably comprising a Na 2 SiO 3, the coagulant preferably includes a pyeseokgo. Table 1 shows the results of analyzing the chemical composition of the slurry comprising the first powder, the second powder and the flocculant according to the present invention.

SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCaO MgOMgO Na2ONa 2 O K2OK 2 O TiO2 TiO 2 P2O5 P 2 O 5 SO3 SO 3 Ig-lossIg-loss 점토clay 61.6761.67 22.7422.74 3.493.49 0.610.61 0.480.48 0.420.42 1.571.57 0.290.29 0.050.05 8.678.67 석탄회Coal ash 65.2865.28 22.8722.87 3.933.93 0.850.85 0.550.55 0.240.24 0.910.91 1.221.22 0.250.25 3.823.82 폐석고Waste gypsum 1.981.98 0.70.7 0.110.11 31.6631.66 46.9546.95 20.3220.32

상기 슬러리 내의 비가소성 제1 분체의 함유량이 약 10 중량 퍼센트 미만일 경우에는, 강도 및 내마모성 등과 같은 특성이 저하되며, 제1 분체의 함유량이 약 70 중량 퍼센트를 초과할 때에는, 슬러리 내에 입자들이 안정적으로 분산되지 못하는 문제가 나타난다. 또한, 상기 슬러리 내의 가소성 제2 분체의 함유량이 약 30 중량 퍼센트 미만일 때는, 입자들의 응집이 어려워 슬러리 제조가 불가능하며, 가소성 제2 분체의 함유량이 약 90 중량 퍼센트를 초과할 경우에는, 비가소성 제1 분체의 특성이 전혀 발현되지 못하는 문제가 발생한다.When the content of the non-plastic first powder in the slurry is less than about 10 weight percent, properties such as strength and abrasion resistance are lowered, and when the content of the first powder exceeds about 70 weight percent, particles in the slurry are stably added. The problem of not being distributed appears. In addition, when the content of the second plastic powder in the slurry is less than about 30% by weight, it is difficult to produce a slurry due to the aggregation of particles, and when the content of the second plastic powder exceeds about 90% by weight, the non-plasticizer The problem arises that the characteristics of one powder are not expressed at all.

상기 해교제가 상기 슬러리 약 100 중량부에 대하여 약 0.1 중량부 미만으로 첨가될 경우에는, 슬러리 내의 고체 입자들의 표면에 흡착되는 양이 부족하여 입자들이 분산되지 못하는 문제가 발생하는 반면, 해교제의 첨가량이 약 10 중량부를 초과하는 때는, 슬러리 내의 전해질 농도가 높아져서 입자들이 분산되는 못하는 동시에 성형체의 소결 시에 액상의 양이 너무 많아져 세라믹 소결체의 변형이 일어나는 문제가 나타난다.When the peptizing agent is added in less than about 0.1 parts by weight with respect to about 100 parts by weight of the slurry, there is a problem that the particles are not dispersed due to insufficient amount of adsorption on the surface of the solid particles in the slurry, When the amount exceeds about 10 parts by weight, the electrolyte concentration in the slurry becomes high so that the particles are not dispersed, and the amount of the liquid phase becomes too large when the molded body is sintered, resulting in a deformation of the ceramic sintered body.

상기 응집제는 탈황 공정이나 인산, 불산, 붕소 및 티타늄 제조 공정 등에서 대량으로 발생하는 CaSO4를 주성분으로 하는 폐석고를 포함한다. 이 때, 상기 응집제가 상기 슬러리 약 100 중량부에 대하여 약 0.01 중량부 미만의 함유량으로 첨가될 경우에는, 입자들의 응집이 원활하게 일어나지 않는 문제점이 있고, 응집제의 함량이 약 2 중량부를 초과할 때는, 응집체의 크기의 조절의 어려움으로 인하여 응집체의 사이즈가 너무 커져 응집체가 침강하게 되어 균일한 기공 사이즈를 가지는 세라믹 다공체의 제조가 어렵게 된다.The flocculant includes waste gypsum based on CaSO 4 , which is generated in large quantities in a desulfurization process, phosphoric acid, hydrofluoric acid, boron, titanium, and the like. At this time, when the flocculant is added in an amount of less than about 0.01 part by weight with respect to about 100 parts by weight of the slurry, there is a problem that the aggregation of the particles does not occur smoothly, when the content of the flocculant exceeds about 2 parts by weight Due to the difficulty in controlling the size of the aggregate, the size of the aggregate becomes so large that the aggregate settles, making it difficult to manufacture a ceramic porous body having a uniform pore size.

본 발명에 따르면, 해교제를 이용하여 슬러리를 해교시킨 다음, 해교된 슬러리에 응집제로서 2가 이온을 첨가함으로써, 슬러리 내의 전기 이중층을 축소시켜 점도를 증가시키고, 슬러리의 겔화를 이용하여 슬러리의 미세 구조를 조절하여 균일한 기공 구조를 갖는 세라믹 다공체를 제조할 수 있다. 대체로, 호프마이스터 시리즈(Hofmeister series)에 의하면, 음이온의 경우는 SO4 2-의 응집 효과가 가장 크고, 양이온의 경우에는 이온가가 크고 이온 반경이 작을수록 응집 효과가 크다. 이에 따라, 본 발명에서는 탈황 공정이나 인산 또는 불산 등의 제조 과정에서 대량으로 발생하는 CaSO4를 주성분으로 하는 폐석고를 응집제로 사용한다. 분산된 슬립에 폐석고를 포함하는 응집제를 첨가하게 되면, 슐쯔-하르디 법칙(Schultz-Hardy rule)에 따라 전해질의 농도가 증가한 것과 동일한 효과가 발생하여 슬립 내의 전기 이중층이 축소되면서 입자들의 응집(coagulation)이 일어나 슬러리의 점도가 점차 증가하게 된다.According to the present invention, the slurry is peptized using a peptizing agent, and then divalent ions are added to the peptized slurry as a coagulant, thereby reducing the electric double layer in the slurry to increase the viscosity, and using the gelation of the slurry to fine-tune the slurry. By adjusting the structure, it is possible to produce a ceramic porous body having a uniform pore structure. In general, according to the Hofmeister series, the aggregation effect of SO 4 2- is the largest in the case of anions, and the larger the ionic value and the smaller the ion radius, the larger the aggregation effect. Accordingly, in the present invention, waste gypsum containing CaSO 4 as a main component, which is generated in large quantities in a desulfurization process or a manufacturing process such as phosphoric acid or hydrofluoric acid, is used as a flocculant. The addition of the coagulant containing waste gypsum to the dispersed slip produces the same effect as the concentration of the electrolyte increased according to the Schultz-Hardy rule, reducing the electrical double layer in the slip, resulting in coagulation of particles. ), The viscosity of the slurry gradually increases.

이하, 본 발명의 바람직한 실험예들에 따른 연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체의 제조 방법을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실험예들에 의해서 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a method of manufacturing a ceramic porous body having continuous pores according to preferred experimental examples of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited or limited by the following experimental examples.

실험예 1Experimental Example 1

비가소성을 가지는 제1 분체인 석탄회 300 중량부 및 가소성을 갖는 제2 분체인 점토 120 중량부를 혼합하여 혼합체를 형성한 다음, 제1 분체와 제2 분체의 혼합체를 물 250 중량부에 균일하게 분산시켜 슬러리를 제조하였다. 이 때, 슬립 비중은 약 1.60g/㎤ 정도였다.300 parts by weight of coal ash, the first powder having a non-plasticity, and 120 parts by weight of clay, the second powder having a plasticity, were mixed to form a mixture, and then the mixture of the first powder and the second powder was uniformly dispersed in 250 parts by weight of water. To prepare a slurry. At this time, the slip specific gravity was about 1.60 g / cm 3.

이어서, 상기 슬러리에 해교제로 Na2SiO3를 포함하는 물유리를 1.0 중량부로부터 약 5 중량부 단위로 30 중량부 정도까지 계속 첨가하였다. 이 때, 슬러리의 점도 변화를 점도계(Brookfield viscometer DVⅡ+)를 사용하여 약 20rpm에서 약 15초 동안 측정하였다. 해교제 양이 증가하면서 슬러리의 점도는 점차 감소하다가 일정한 값에 이르면 더 이상 감소하지 않았으며, 이 때의 점도는 약 200cP 정도였다.Subsequently, water glass containing Na 2 SiO 3 as a peptizing agent was continuously added to the slurry from about 1.0 part by weight to about 30 parts by weight in about 5 parts by weight. At this time, the viscosity change of the slurry was measured at about 20 rpm for about 15 seconds using a viscometer (Brookfield viscometer DVII +). As the amount of peptizing agent increased, the viscosity of the slurry gradually decreased, but when it reached a certain value, the viscosity did not decrease any more, and the viscosity was about 200 cP.

상기 슬러리를 24시간 정도 숙성시킨 다음, 응집제로 CaSO4를 포함하는 폐석고를 7 중량부로부터 약 0.5 중량부 단위로 13 중량부까지 슬러리에 첨가하면서, 점도계를 사용하여 상기 슬러리의 점도를 전술한 방법으로 측정하였다. 슬러리 내의 응집제 양이 증가하여 슬러리의 점도가 약 1000∼1500cP 정도가 되었을 때, 약 20Φ×Ohm/m의 규격을 갖는 틀에 주입하여 성형체를 제조하였다The slurry was aged for about 24 hours, and then the viscosity of the slurry was measured using a viscometer while adding waste gypsum containing CaSO 4 as a flocculant to 13 parts by weight from 7 parts by weight to about 0.5 parts by weight. Measured by. When the amount of flocculant in the slurry was increased so that the viscosity of the slurry was about 1000 to 1500 cP, a molded article was prepared by injecting into a mold having a standard of about 20 Φ × Ohm / m.

상기 성형체를 약 12 시간 동안 1차로 자연 건조시킨 후, 1차 건조된 성형체를 동결 건조기에 투입하였다. 상기 성형체를 동결 건조기 내에서 약 -20℃ 정도의 온도에서 약 48시간 동안 2차로 동결 건조한 다음, 전기 오븐 내에서 약 100℃ 정도의 온도로 약 24시간 동안 건조하여 성형체를 완전히 건조시켰다. 이 경우, 상기 성형체의 총 건조 시간은 약 84시간 정도였다.After the molded article was naturally dried for about 12 hours, the first dried molded article was put into a freeze dryer. The molded body was secondly lyophilized for about 48 hours at a temperature of about -20 ° C in a freeze dryer, and then dried for about 24 hours at a temperature of about 100 ° C in an electric oven to completely dry the molded body. In this case, the total drying time of the molded body was about 84 hours.

다음에, 건조된 성형체를 전기로에 투입한 다음, 전기로의 온도를 약 10℃/hr 정도의 승온 속도로 약 1150℃ 정도까지 승온하여 약 2시간 정도 유지함으로써 성형체를 소결하였다. 전기로 내에서 소결체가 형성된 다음, 상기 소결체를 전기로 내에서 냉각시켰다.Next, the dried molded body was put into an electric furnace, and the molded body was sintered by raising the temperature of the electric furnace to about 1150 ° C at a temperature rising rate of about 10 ° C / hr and maintaining it for about 2 hours. After the sinter was formed in the electric furnace, the sinter was cooled in the electric furnace.

도 1에 도시한 바와 같이, 약 1.60g/㎤의 비중을 갖는 슬러리로부터 제조된 성형체 및 소결체의 경우, 겉보기 기공률이 각기 약 48.9 % 및 약 43.2 % 퍼센트 정도이므로 세라믹 다공체의 제조가 가능함을 확인하였다. 상기 성형체 및 소결체의 대부분의 기공들은 약 4∼10㎛ 정도의 입경을 가지고 있었으며, 이에 따라 연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체의 제조가 가능하였다. As shown in FIG. 1, in the case of the molded body and the sintered body prepared from the slurry having a specific gravity of about 1.60 g / cm 3, the apparent porosity was about 48.9% and about 43.2% percent, respectively, and thus, it was confirmed that the ceramic porous body was possible. . Most of the pores of the molded body and the sintered body had a particle diameter of about 4 ~ 10㎛, it was possible to manufacture a ceramic porous body having continuous pores.

실험예 2Experimental Example 2

비가소성을 갖는 제1 분체인 석탄회 350 중량부 및 가소성을 갖는 제2 분체인 점토 150 중량부를 혼합하여 혼합체를 형성한 다음, 제1 분체와 제2 분체의 혼합체를 물 300 중량부에 균일하게 분산시켜 슬러리를 제조하였다. 이 때, 슬립 비중은 약 1.55g/㎤ 정도였다.350 parts by weight of coal ash, the first powder having a non-plasticity, and 150 parts by weight of clay, the second powder having a plasticity, were mixed to form a mixture, and then the mixture of the first powder and the second powder was uniformly dispersed in 300 parts by weight of water. To prepare a slurry. At this time, the slip specific gravity was about 1.55 g / cm 3.

본 실험예에 있어서, 상기 슬러리에 첨가되는 해교제 및 응집제의 함량 및 이후의 성형 및 소결을 포함한 세라믹 다공체의 제조 과정은 상술한 실시예 1의 경우와 동일하다. 성형체의 건조에 있어서, 먼저 상기 성형체를 약 12 시간 동안 1차 적으로 자연 건조시킨 후, 1차 건조된 성형체를 동결 건조기에 투입하였다. 상기 성형체를 진공 중에서 -20℃ 정도의 온도에서 약 60시간 동안 2차로 동결 건조한 다음, 전기 오븐 내에서 약 100℃ 정도의 온도에서 약 24시간 건조하여 성형체를 완전히 건조시켰다. 이 때, 총 건조 시간은 약 96시간이었다. In the present experimental example, the manufacturing process of the ceramic porous body including the content of the peptizing agent and the coagulant added to the slurry and subsequent molding and sintering is the same as in Example 1 described above. In drying the molded article, first, the molded article was naturally dried for about 12 hours, and then the first dried molded article was put into a freeze dryer. The molded body was lyophilized for about 60 hours in a vacuum at a temperature of about -20 ° C and then dried for about 24 hours at a temperature of about 100 ° C in an electric oven to completely dry the molded body. At this time, the total drying time was about 96 hours.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따라 제조된 성형체의 소결체의 겉보기 기공률은 각기 약 58.5% 및 약 52.1% 정도였다. As shown in FIG. 1, the apparent porosities of the sintered bodies of the molded bodies produced according to the present examples were about 58.5% and about 52.1%, respectively.

실험예 3Experimental Example 3

제1 분체인 석탄회 500 중량부 및 제2 분체인 점토 200 중량부를 혼합하여 혼합체를 형성한 다음, 제1 분체와 제2 분체의 혼합체를 물 350 중량부에 균일하게 분산시켜 슬러리를 제조하였다. 이 때, 슬립 비중은 약 1.65g/㎤ 정도였다.500 parts by weight of coal ash, which is the first powder, and 200 parts by weight of clay, which is the second powder were mixed to form a mixture, and then a mixture of the first powder and the second powder was uniformly dispersed in 350 parts by weight of water to prepare a slurry. At this time, the slip specific gravity was about 1.65 g / cm 3.

본 실험예에 있어서, 상기 슬러리에 첨가되는 해교제 및 응집제의 함량 및 이후의 성형 및 소결을 포함한 세라믹 다공체의 제조 과정은 상술한 실시예 1의 경우와 동일하다.In the present experimental example, the manufacturing process of the ceramic porous body including the content of the peptizing agent and the coagulant added to the slurry and subsequent molding and sintering is the same as in Example 1 described above.

성형체를 약 12 시간 동안 1차적으로 자연 건조시킨 후, 1차 건조된 성형체를 동결 건조기에 투입하였다. 상기 성형체를 진공 중에서 -20℃ 정도의 온도로 약 36시간 동안 2차로 동결 건조한 후, 전기 오븐 내에서 약 100℃ 정도의 온도로 약 24시간 건조하여 성형체를 완전히 건조시켰다. 이 때, 총 건조 시간은 약 72시간 정도였다.After the molded article was naturally dried for about 12 hours, the first dried molded article was put into a freeze dryer. The molded body was lyophilized for about 36 hours in a vacuum at a temperature of about -20 ° C for about 36 hours, and then dried in an electric oven at a temperature of about 100 ° C for about 24 hours to completely dry the molded body. At this time, the total drying time was about 72 hours.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따라 제조된 성형체의 소결체의 겉보기 비중은 약 43.2 % 및 약 37.4% 정도였다. As shown in Fig. 1, the apparent specific gravity of the sintered compact of the molded article produced according to this embodiment was about 43.2% and about 37.4%.

실험예 4Experimental Example 4

비가소성을 갖는 분체인 석탄회 550 중량부 및 가소성을 갖는 제2 분체인 점토 250 중량부를 혼합하여 혼합체를 형성한 다음, 상기 혼합체를 물 350 중량부에 균일하게 분산시켜 슬러리를 제조하였다. 이 때, 상기 슬러리의 비중은 1.68g/㎤ 정도였다. 본 실험예에 있어서, 상기 슬러리에 첨가되는 해교제 및 응집제의 함량 및 이후의 성형 및 소결을 포함한 세라믹 다공체의 제조 과정은 상술한 실시예 1의 경우와 동일하다.A slurry was prepared by mixing 550 parts by weight of coal ash, which is a non-plastic powder, and 250 parts by weight of clay, a second powder, having a plasticity, and then uniformly dispersing the mixture in 350 parts by weight of water. At this time, the specific gravity of the slurry was about 1.68 g / cm 3. In the present experimental example, the manufacturing process of the ceramic porous body including the content of the peptizing agent and the coagulant added to the slurry and subsequent molding and sintering is the same as in Example 1 described above.

성형체를 약 12 시간 동안 1차적으로 자연 건조시킨 후, 1차 건조된 성형체를 동결 건조기에 투입하여, 진공 중에서 약 -20℃ 정도의 온도로 약 36시간 동안 2차로 동결 건조하였다. 이어서, 전기 오븐 내에서 약 100℃ 정도의 온도로 약 24시간 건조하여 성형체를 완전히 건조시켰다. 이 경우, 총 건조 시간은 약 72 시간정도였다. After the molded article was naturally dried for about 12 hours, the first dried molded article was put into a freeze dryer, and freeze-dried for about 36 hours at a temperature of about −20 ° C. in a vacuum. Subsequently, the molded product was completely dried by drying for about 24 hours at a temperature of about 100 ° C. in an electric oven. In this case, the total drying time was about 72 hours.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따라 제조된 성형체의 소결체의 겉보기 비중은 약 41.7% 및 약 36.5% 정도였다. Referring to Figure 1, the apparent specific gravity of the sintered compact of the molded article produced according to this embodiment was about 41.7% and about 36.5%.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연속적인 균일한 다수의 기공들을 갖는 세라믹 다공체를 제조할 수 있다. 이러한 세라믹 다공체는 세라믹 필터나 세라믹 담체로서 적용 가능하다.According to the present invention as described above, it is possible to produce a ceramic porous body having a plurality of continuous uniform pores. Such a ceramic porous body can be applied as a ceramic filter or a ceramic carrier.

또한, 본 발명에 따르면 슬러리의 미세 구조를 조절하여 이러한 슬러리로부터 제조되는 성형체나 소결체의 특성 및 기공들의 크기를 용이하게 조절할 수 있다.In addition, according to the present invention, by adjusting the fine structure of the slurry, it is possible to easily control the characteristics and the size of the pores of the molded or sintered body produced from such a slurry.

더욱이, 본 발명에 따르면, 종래의 경우와 같이 유기물 첨가제가 아닌 무기물로 이루어진 해교제 및 응집제를 사용하여 슬러리의 해교 및 응집을 유도하여 세라믹 다공체를 제조함으로써, 별도의 유기물 제거 공정이 요구되지 않기 때문에 공정의 단순화 및 경제화를 달성할 수 있는 동시에 친환경적인 세라믹 제품을 생산할 수 있다.Furthermore, according to the present invention, since the ceramic porous body is manufactured by inducing peptizing and agglomeration of the slurry using a peptizing agent and a coagulant made of inorganic matter, not an organic additive as in the conventional case, a separate organic matter removing process is not required. The simplicity and economy of the process can be achieved while producing environmentally friendly ceramic products.

특히, 본 발명에 따르면, 탈황 공정이나 인산, 불산, 붕소, 또는 티타늄 제조 공정에서 대량으로 발생되는 폐석고를 응집제로 재활용하여 세라믹 제품을 제조할 수 있기 때문에 환경 문제에 기여하는 동시에 세라믹 제품의 제조 원가를 크게 낮출 수 있다. In particular, according to the present invention, since waste gypsum generated in a desulfurization process, phosphoric acid, hydrofluoric acid, boron, or titanium manufacturing process can be recycled as a coagulant to produce a ceramic product, it contributes to environmental problems and at the same time produces a ceramic product. Can be significantly lowered.

상술한 바에 따르면 본 발명의 바람직한 실험예들에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 상기 실험예들에 의하여 한정되지 않으며, 하기의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다While the above has been described in detail with respect to the preferred experimental examples of the present invention, the present invention is not limited by the above experimental examples, the present invention without departing from the gist of the invention claimed in the following claims Anyone with ordinary knowledge in the field will be able to make various changes.

도 1은 본 발명에 따라 자기겔화에 의한 동결 건조 방법을 이용하여 제조된 성형체와 소결체의 겉보기 기공률을 측정한 그래프이다. 1 is a graph measuring the apparent porosity of a molded body and a sintered body manufactured using a freeze-drying method by magnetic gelation according to the present invention.

Claims (2)

비가소성을 가지는 고상 폐기물의 제1 분체 250∼550 중량부 및 가소성을 가지는 제2 분체 100∼250 중량부를 혼합하여 혼합체를 형성하는 단계;Forming a mixture by mixing 250 to 550 parts by weight of the first powder of the solid waste having non-plasticity and 100 to 250 parts by weight of the second powder having the plasticity; 상기 혼합체에 물 200∼400 중량부를 첨가하여 슬러리를 형성하는 단계;Adding 200 to 400 parts by weight of water to the mixture to form a slurry; 상기 슬러리에 해교제 1∼30 중량부를 첨가하여 분산된 슬러리를 형성하는 단계;Adding 1 to 30 parts by weight of a peptizing agent to the slurry to form a dispersed slurry; 상기 분산된 슬러리에 응집제 5∼15 중량부를 첨가하여 응집체를 형성하는 단계;Adding 5 to 15 parts by weight of a flocculant to the dispersed slurry to form agglomerates; 상기 응집체의 자기겔화에 의하여 성형체를 형성하는 단계; Forming a molded body by magnetic gelation of the aggregate; 상기 성형체를 10∼15 시간 동안 자연 건조시키고, 동결 건조기 내에서 -25∼-15℃의 온도로 30∼65 시간 동안 동결 건조시키는 동결 건조 방법을 이용하여 건조하는 단계; 및Drying the molded body for 10 to 15 hours by using a freeze drying method of freeze drying for 30 to 65 hours at a temperature of -25 to -15 ° C in a freeze dryer; And 상기 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 약 4~10 ㎛크기의 연속적인 기공을 갖는 세라믹 다공체의 제조 방법.A method for producing a ceramic porous body having continuous pores of about 4 ~ 10 ㎛ size comprising the step of sintering the molded body. 삭제delete
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