KR100608287B1 - Fired brick with high content of reclaimed anthracite coal ash and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소성벽돌의 제조에 사용되는 천연 원료 중 30~90wt%를 무연탄 매립 석탄회와 비산회로 대체함으로써 소성 벽돌의 제조 원가 절감 및 강도 특성 향상뿐만 아니라 매립 석탄회 및 비산회를 재활용하고, 천연자원의 사용량 감소로 인한 자연환경 보호를 달성할 수 있는 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 주요구성은 상기 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌의 제조방법은 매립회 20~80wt%, 비산회 10~40wt%, 장석 10~70wt%으로 혼합하여 무연탄 석탄회 배합토를 제조하는 단계와; 상기 배합원료를 제토공정에서 3~4회 혼련하여 130~150시간 숙성한 뒤 성형벽돌로 진공 압출하여 성형하는 단계와; 상기 성형벽돌을 터널식 소성로에서 1000~1250℃ 온도범위로 승온한 후 1~4시간 동안 유지하여 소성하는 것을 특징으로 한다.The present invention replaces 30 ~ 90wt% of the natural raw materials used in the manufacture of calcined bricks with anthracite coal ash and fly ash, thereby reducing the cost and strength characteristics of calcined bricks, as well as recycling the landfill ash and fly ash, and using natural resources. The present invention relates to an anthracite embedded coal ash-containing calcined brick and a method for manufacturing the same, which can achieve protection of the natural environment due to reduction. The main configuration of the present invention is a method for producing the anthracite-coated coal ash-containing calcined brick is a step of preparing anthracite coal ash mix soil by mixing 20 to 80wt% landfill ash, 10-40wt% fly ash, 10-70wt% feldspar; Mixing the blended raw materials by kneading 3 to 4 times in a clay process for aging for 130 to 150 hours, and then molding the blended raw materials by vacuum extrusion; The molded brick is characterized in that the firing is maintained for 1 to 4 hours after the temperature is raised to a temperature range of 1000 ~ 1250 ℃ in a tunnel type kiln.

소성벽돌, 무연탄, 무연탄 매립 석탄회, 매립회, 무연탄 석탄회, 비산회, 바닥회, 고령토, 진공압출성형     Fired brick, anthracite, anthracite landfill coal ash, landfill ash, anthracite coal ash, fly ash, bottom ash, kaolin, vacuum extrusion molding

Description

무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌 및 그의 제조 방법{Fired brick with high content of reclaimed anthracite coal ash and Preparation method thereof}Fired brick with high content of reclaimed anthracite coal ash and Preparation method etc.

도 1은 소성벽돌의 일반적인 제조 공정도.1 is a general manufacturing process diagram of a fired brick.

도 2는 본 발명에 따른 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌의 제조 공정도.Figure 2 is a manufacturing process of the anthracite landfill coal ash-containing calcined brick according to the present invention.

도 3은 무연탄 매립 석탄회의 XRD 분석.3 is an XRD analysis of anthracite landfill coal ash.

도 4는 무연탄 석탄회 80wt%(매립재 40%, 비산회 40%) 첨가 소성벽돌의 SEM 사진 (1,000배).Figure 4 is a SEM photograph (1000 times) of the calcined bricks added anthracite coal ash 80wt% (filling material 40%, fly ash 40%).

본 발명은 무연탄을 연료로 하는 화력발전소에서 발생되는 무연탄 매립 석탄회를 활용한 건축용 소성벽돌의 제조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 무연탄 매립 석탄회, 비산회, 장석으로 구성되는 무연탄 매립 석탄회의 첨가량이 30~90wt%인 배합토를 제조하고, 무연탄 매립 석탄회에 의한 배합토의 가소성 저하 문제를 개선하기 위하여 배합토의 제토공정을 개선하여 진공압출 성형 후 터널식 소성로에서 1000~1250℃로 소성하는 무연탄 매립 석탄회 소성벽돌 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the production of fired bricks for building using anthracite landfill coal ash generated from a coal-fired coal-fired power plant, and more specifically, the amount of anthracite landfill coal ash composed of anthracite landfill coal ash, fly ash and feldspar 30 Anthracite landfill coal-fired bricks are manufactured at 1000 to 1250 ° C in a tunnel-type kiln after vacuum extrusion molding in order to prepare a mixture soil of ~ 90wt% and to improve the plasticity deterioration problem of the mixed earth due to anthracite landfill coal ash. It relates to a manufacturing method thereof.

일반적으로 건축용 소성벽돌의 종류는 적점토질 벽돌과 고령토질 벽돌로 구분할 수 있다. 적점토질 소성벽돌의 제조 원료에는 철분의 함량이 높은 적점토, 모래, 장석이고, 고령토질 벽돌의 제조 원료에는 고령토와 장석이 사용되고 있다. 이들 소성벽돌의 일반적인 제조공정을 보면, 우선 주원료인 적점토와 고령토는 천연자원으로 함수율이 높기 때문에 로타리 킬른에서 건조 공정을 거치게 되고, 건조된 원토는 모래, 장석 등과 같은 부원료와 1차 혼합 공정에 유입된다. 1차 배합토는 석별기에서 굵은 돌들이 제거되고 1차 분쇄 공정 및 2차 분쇄 공정에서 미립화가 이루어지며 다시 2차 혼합공정에서 균일하게 혼합된 배합토가 만들어진다. 이 배합토는 숙성을 위하여 저장고에 저장되고 필요에 따라 수분이 첨가되어 진공 압출 성형기에서 벽돌 모양으로 성형된다. 성형기에 의해 제조된 성형 벽돌은 건조실에서 건조된 후 적재 과정을 거쳐 터널식 소성로에서 소성된다.In general, the types of plastic bricks for building can be divided into red clay bricks and aged soil bricks. Red clay, red clay, sand and feldspar having high iron content are used as raw materials for the preparation of red clay bricks, and kaolin and feldspar are used as raw materials for the manufacture of kaolin bricks. In the general manufacturing process of these fired bricks, first, red clay and kaolin, which are the main raw materials, have a high moisture content as a natural resource and are dried in a rotary kiln, and the dried raw soil is introduced into the primary mixing process with sub-materials such as sand and feldspar. do. In the primary blended soil, coarse stones are removed from the separator, and the granulation is made in the first and second grinding processes, and then, the mixed clay is uniformly mixed in the second mixing process. The blended soil is stored in a cellar for maturation, and water is added as needed to form a brick in a vacuum extrusion machine. The molded brick produced by the molding machine is dried in a drying chamber and then fired in a tunnel kiln through a loading process.

소성벽돌의 주원료는 적점토와 고령토로 국내에 부존하는 천연자원이다. 최근 지구환경 보존 및 국토 보존이라는 환경정책의 강화로 국내에 부존하고 있는 천연자원의 개발이 억제되고 있으며, 이러한 정책은 더욱 강화될 것으로 전망되고 있다. 따라서 소성벽돌의 주원료인 적점토와 고령토의 확보가 점점 어려워지고 있으며, 이들 자원을 대체할 수 있는 물질의 개발이 시급한 실정이다. 대체물질로서는 석탄회, 폐석고, 더스트, 폐주물사와 같은 산업폐기물을 생각할 수 있다. 이 중에서 석탄회는 적점토 및 고령토와 같은 천연 광석과 성분이 유사하여 유력한 대체물 질로 평가되고 있다. The main raw materials of calcined bricks are red clay and kaolin, which are natural resources existing in Korea. Recently, due to the strengthening of environmental policies such as preservation of the global environment and national land, the development of natural resources existing in Korea is suppressed, and such policies are expected to be further strengthened. Therefore, it is increasingly difficult to secure red clay and kaolin, which are the main raw materials of fired brick, and it is urgent to develop materials that can replace these resources. As alternative materials, industrial wastes such as coal ash, waste gypsum, dust and waste foundry sand can be considered. Among them, coal ash is evaluated as a potential substitute because it is similar in composition to natural ore such as red clay and kaolin.

이에 따라 본 출원인은 등록특허 10-0415329에서는 석탄재 분말 30%, 카올린 분말, 점토, 장석을 혼합하여 소성벽돌 및 바닥재의 제조 방법을 제시하고 있고, 공개특허 2003-0083497에서는 석탄회 30~50%, 고령토, 장석, 및 점토를 혼합하여 저온에서 소성할 수 있는 소성벽돌의 제조방법을 제시하고 있다. 또한 등록특허 10-0534055에서는 석탄회 50~90%, 고령토, 장석을 혼합하여 소성벽돌의 제조하는 방법을 제시하였다.Accordingly, the present applicant proposes a method of manufacturing a fired brick and a flooring material by mixing 30% of coal ash powder, kaolin powder, clay and feldspar in the registered patent 10-0415329, and 30-50% of coal ash in kaolin A method for producing a fired brick which can be fired at low temperature by mixing, feldspar, and clay is proposed. In addition, Patent No. 10-0534055 presented a method for producing a fired brick by mixing coal ash 50 ~ 90%, kaolin, feldspar.

그러나, 본 출원인의 선행특허는 고령토, 점토 등 기존의 소성벽돌에 사용되는 기본 물질들이 소량이라도 혼합되기 때문에 전술한 바와 같은 천연자원이 고갈되는 문제가 있다.However, the prior patent of the applicant has a problem that the natural resources as described above are depleted because even a small amount of the base materials used in the existing calcined bricks such as kaolin, clay.

한편, 발전소의 발전과정에서 발생되는 석탄회는 바닥회(bottom ash)와 비산회(fly ash)로 대별되며, 비산회 위주로 재활용을 위한 정제 등 기술 개발이 이루어져 대부분이 재활용되고 있으나, 바닥회와 일부 미연탄소가 많이 함유된 비산회는 매립되고 있는 실정이며, 이를 매립회(reclaimed ash)라고 한다. 이러한 매립회, 즉 매립된 무연탄 석탄회에는 미연탄소분의 함량이 13% 이상 함유되어 있으며, 이 석탄회를 시멘트 혼화제로 사용할 경우 콘크리트의 강도를 저하시킬 뿐만 아니라 기포제 등 콘크리트 첨가제를 흡착하여 콘크리트의 품질을 저하시키고 콘크리트의 열팽창 강도를 저하시키는 문제점이 발생한다. 그러므로 무연탄 매립 석탄회는 벽돌용 잔골재, 노반재 등으로 일부가 사용되고 있는 실정이다. 건축용 소성벽돌 제조에 무연탄 매립 석탄회를 첨가하여 사용하게 되면, 석탄회 배합토의 가소성이 급격히 저하하여 성형 공정에서 진공 압출 성형이 불가능하고, 또한 프레스 방법에 의해 블릭을 성형하더라도, 소성 공정에서 균열이 발생하여 소성벽돌이 변형되는 문제점이 발생된다. 또한 미연탄소의 함량 과다 등의 문제로 종래의 기술로는 소성벽돌의 제조가 불가하였다. On the other hand, coal ash generated during power plant development is roughly classified into bottom ash and fly ash. Most of the ash is recycled due to the development of technology such as refining for recycling. Fly ash containing a lot of is being reclaimed, which is called reclaimed ash. Such landfill ash, that is, landfilled anthracite coal ash contains more than 13% of unburned carbon powder, and when the coal ash is used as a cement admixture, it not only lowers the strength of concrete but also adsorbs concrete additives such as foaming agents, thereby degrading the quality of concrete. And the problem of lowering the thermal expansion strength of concrete. Therefore, the anthracite landfill coal ash is used in part as a fine aggregate for brick, roadbed. When the anthracite-filled coal ash is added to the building bricks for construction, the plasticity of the coal ash mixture is drastically reduced, and vacuum extrusion is impossible in the molding process, and even when the brick is formed by the press method, cracks are generated in the firing process. The problem that the plastic brick is deformed occurs. In addition, due to the problem of excessive content of unburned carbon, it was not possible to manufacture a fired brick by the conventional technology.

따라서 무연탄 매립 석탄회, 비산회, 장석으로 구성되는 배합토를 제조하고 이 배합토의 가소성 저하 문제를 개선하기 위하여 제토공정을 개선하여 가소성을 향상시키고, 이를 통해 비산회의 첨가량이 10wt% 이상인 벽돌을 진공 압출 성형할 수 있다면, 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌의 공업적 생산이 가능하게 된다. Therefore, in order to prepare a mixed soil composed of anthracite coal fly ash, fly ash, and feldspar and improve the plasticity problem of the mixed soil, the plasticity is improved by improving the plasticity process, thereby vacuum extrusion molding a brick having an amount of fly ash of 10 wt% or more. If possible, industrial production of anthracite landfill coal ash-containing calcined bricks will be possible.

본 발명은 상기한 바와 같이 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 소성벽돌의 제조에 사용되는 천연 원료 중 30~90wt%를 무연탄 매립 석탄회와 비산회로 대체함으로써 소성 벽돌의 제조 원가 절감 및 강도 특성 향상뿐만 아니라 매립 석탄회 및 비산회를 재활용하고, 천연자원의 사용량 감소로 인한 자연환경 보호를 달성할 수 있는 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to improve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to manufacture a fired brick by replacing 30 ~ 90wt% of an anthracite coal ash and fly ash with natural ash used in the production of fired bricks The present invention provides an anthracite landfill coal ash-containing calcined brick and a method of manufacturing the same, which can reduce landfill ash and fly ash as well as reduce cost and improve strength characteristics, and achieve protection of the natural environment by reducing the use of natural resources.

본 발명의 다른 목적은 무연탄 매립 석탄회 및 내화도가 우수한 비산회를 사용하고, 제토공정을 개선함으로써 혼합물의 가소성 저하 문제를 해결하고, 소성시간을 약 5배정도 단축하면서 소성벽돌로서의 높은 압축강도를 갖는 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to use anthracite landfill coal ash and fly ash having excellent fire resistance, and to improve the clay process to solve the problem of plasticity degradation of the mixture, and to reduce the firing time by about five times, anthracite landfill having high compressive strength as a fired brick It is to provide a coal ash-containing calcined brick and a method of manufacturing the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌은, 매립회 20~80wt%, 비산회 10~40wt%, 장석 10~70wt%으로 혼합하여 진공압출시키고, 1000~1250℃ 고온으로 소성한 것을 특징으로 한다.Anthracite landfill coal ash-containing calcined brick of the present invention for achieving the above object is 20 to 80wt% landfill ash, 10 to 40wt% fly ash, 10 to 70wt% feldspar, vacuum-extruded, 1000 ~ 1250 ℃ high temperature It is characterized by calcining.

바람직하게, 상기 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌의 제조방법은 매립회 20~80wt%, 비산회 10~40wt%, 장석 10~70wt%으로 혼합하여 무연탄 석탄회 배합토를 제조하는 단계와; 상기 배합원료를 제토공정에서 3~4회 혼련하여 130~150시간 숙성한 뒤 성형벽돌로 진공 압출하여 성형하는 단계와; 상기 성형벽돌을 터널식 소성로에서 1000~1250℃ 온도범위로 승온한 후 1~4시간 동안 유지하여 소성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method for producing an anthracite-coal fly ash-containing calcined brick includes the steps of preparing anthracite coal ash by mixing 20 to 80 wt% of landfill ash, 10 to 40 wt% fly ash, and 10 to 70 wt% of feldspar; Mixing the blended raw materials by kneading 3 to 4 times in a clay process for aging for 130 to 150 hours, and then molding the blended raw materials by vacuum extrusion; The molded brick is characterized in that the firing is maintained for 1 to 4 hours after the temperature is raised to a temperature range of 1000 ~ 1250 ℃ in a tunnel type kiln.

바람직하게, 도석, 세리사이트, 벤토나이트, 버미큐라이트, 폐백토에서 선택한 어느 하나의 무기 가소제가 더 포함된 것을 특징으로 한다.Preferably, the inorganic plasticizer selected from pottery stone, sericite, bentonite, vermiculite, and waste clay is further included.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail based on the accompanying drawings, the present invention for achieving the above technical problem is as follows.

도 2는 본 발명의 원료를 사용한 일반적인 소성벽돌의 제조 공정도이고, 도 3은 무연탄 매립 석탄회의 XRD 분석이며, 도 4는 무연탄 석탄회가 80wt%(매립재 40wt%, 비산회 40wt%) 첨가된 소성벽돌의 SEM 사진(1,000배)이다.FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a general calcined brick using the raw material of the present invention, FIG. 3 is an XRD analysis of anthracite landfilled coal ash, and FIG. 4 is a calcined brick to which anthracite coal ash is added 80 wt% (40 wt% landfill material, 40 wt% fly ash). SEM photo of (1,000 times).

도 1에 나타낸 바와 같이, 소성벽돌의 주원료는 매립회와 비산회이며, 부원 료로는 장석이 사용된다. 고령토질 소성벽돌의 경우에는 주원료로는 저급 고령토가 사용되고 부원료로는 장석이 사용된다.As shown in Fig. 1, the main raw materials of the fired bricks are landfill ash and fly ash, and feldspar is used as an auxiliary raw material. In the case of kaolin fired brick, lower kaolin is used as the main raw material and feldspar is used as the subsidiary material.

한편, 소성벽돌의 성형성을 개선하기 위해 무기 가소제를 첨가할 수가 있다. 이때, 무기 가소제에 도석, 세리사이트, 벤토나이트, 버미큐라이트, 폐백토 등이 사용된다.On the other hand, an inorganic plasticizer can be added to improve the moldability of the fired brick. At this time, pottery stone, sericite, bentonite, vermiculite, waste clay and the like are used for the inorganic plasticizer.

표 1은 유연탄 석탄회와 무연탄 매립 석탄회 및 장석의 물리적 특성을 비교하여 나타낸 것으로, 무연탄 석탄회 중에는 Al2O3 성분이 유연탄 석탄회 보다 더 높게 함유되어있다. 또한 장석은 SiO2의 함유량이 고령토와 유사하여 기존 점토벽돌에서 고령토를 대체할 수가 있다.Table 1 compares the physical characteristics of bituminous coal ash, anthracite landfill coal and feldspar. The anthracite coal ash contains higher Al 2 O 3 components than bituminous coal ash. Feldspar can also replace kaolin in existing clay bricks with a similar SiO 2 content.

무연탄 석탄회Anthracite coal ash 유연탄 석탄회Bituminous coal ash 장석feldspar 평균입경(㎛)Average particle size (㎛) 20~3520-35 15~2015-20 11~2511-25 SiO2(%)SiO 2 (%) 44~4644-46 61~6561-65 46~5046-50 Al2O3(%)Al 2 O 3 (%) 28~2928-29 18~2518-25 28~3228-32 Fe2O3(%)Fe 2 O 3 (%) 4~54 ~ 5 3.5~73.5-7 1.2~5.01.2 ~ 5.0 CaO(%)CaO (%) 0.8~1.20.8 ~ 1.2 4~74 ~ 7 2.6~14.02.6-14.0 Loss of Ignition (%)Loss of Ignition (%) 13~2513-25 2~52 ~ 5 2.5~11.92.5 ~ 11.9 내화도Refractoriness 1300℃1300 ℃ 1200℃1200 ℃ -- 뮬라이트Mullite  versus small versus

또한, 무연탄 석탄회는 도 3의 무연탄 석탄회의 XRD 분석 결과를 나타난 바와 같이 우수한 고온 특성을 갖고 있는 뮬라이트 결정으로 되어 있어 결과적으로 무연탄 석탄회를 첨가한 벽돌은 내화도가 향상되어 고온 소성과정에서 발생될 수 있는 균열 등과 같은 심각한 변형을 억제할 수 있다. In addition, the anthracite coal ash is a mullite crystal having excellent high temperature characteristics as shown in the XRD analysis of the anthracite coal ash of FIG. 3, and as a result, bricks to which anthracite coal ash is added have improved fire resistance and may be generated in a high temperature firing process. Serious deformation such as cracking can be suppressed.

한편, 본 발명에서는 무연탄 석탄회 배합토의 제조 방법, 가소성 향상 방법, 진공 압출 성형 여부의 평가방법, 성형 및 소성 제품의 특성 평가방법은 다음과 같이 수행하였다.On the other hand, in the present invention, the production method of anthracite coal ash mixture soil, plasticity improving method, evaluating whether the vacuum extrusion molding, the method of evaluating the characteristics of the molding and plastic products was performed as follows.

전체 배합토를 기준으로 석탄회의 첨가량은 10~90wt%로 하며, 이중 무연탄 매립 석탄회의 첨가량은 20~80wt%, 비산회의 첨가량은 10~40wt%의 범위로 하였고, 장석의 첨가량은 10~70wt%의 범위로 하였다. 무기 가소제를 사용하는 경우 시료 전체 중량에 3~5wt%의 범위로 첨가되었는데, 무기 가소제를 첨가하는 만큼 장석의 첨가량을 감소시켰다.Coal ash is added in an amount of 10 to 90 wt% based on the total mixed soil. Among them, an anthracite landfill is added in an amount of 20 to 80 wt%, fly ash is added in an amount of 10 to 40 wt%, and feldspar is added in an amount of 10 to 70 wt%. It was set as the range. In the case of using the inorganic plasticizer, the amount of feldspar was reduced by adding the inorganic plasticizer in the range of 3 to 5 wt%.

무기 가소제에는 도석, 세리사이트, 벤토나이트, 버미큐라이트, 폐백토 등의 천연광물 중 하나 또는 두 가지 광물이 사용하였다. As the inorganic plasticizer, one or two minerals such as pottery stone, sericite, bentonite, vermiculite, and waste clay were used.

무연탄 매립 석탄회, 비산회, 장석 및 가소제로 구성된 혼합물은 수분의 함량이 18±2%가 되도록 조절되면서 모르타르 혼합기에서 균질하게 혼합하여, 진공 압출 성형을 위한 배합토를 제조하였다.The mixture consisting of anthracite landfill coal ash, fly ash, feldspar and plasticizer was homogeneously mixed in a mortar mixer while controlling the moisture content to 18 ± 2% to prepare a compounding soil for vacuum extrusion.

무연탄 매립 석탄회 배합토의 진공 압출 성형의 가부는 350마력의 진공 압출 성형기로 실제 벽돌 생산 공정에서 확인하였고, 여기에서 성형된 벽돌은 105m의 터널식 소성로에서 100℃/hr의 승온속도로 최고 소성온도까지 가열하였으며, 최고 소성온도는 1000~1250℃로 하였다. 최고 소성온도에서의 유지시간은 30분~2시간으로 하였다. 소성 벽돌의 특성은 압축강도, 흡수율 및 중량의 비교로 평가하였다.Vacuum extrusion of anthracite landfill coal ash was confirmed by a 350 hp vacuum extrusion machine in the actual brick production process, where the molded bricks were heated to a maximum firing temperature at a heating rate of 100 ° C / hr in a 105 m tunnel kiln. The maximum firing temperature was 1000 to 1250 ° C. The holding time at the highest firing temperature was 30 minutes to 2 hours. The properties of calcined bricks were evaluated by comparison of compressive strength, water absorption and weight.

무연탄 석탄회의 첨가량이 90wt%(매립회80wt%, 비산회10wt%)의 경우에도 소량의 무기 가소제를 첨가하여 가소성이 증진되었고, 진공 압출 성형이 가능하였다. 무기 가소제의 첨가량이 부족할 경우에는 진공 압출 성형기에 배합토의 장입이 곤란하여 성형이 불가능하였고, 무기가소제의 첨가량이 과다할 경우에는 진공 압출 성형기로부터 성형벽돌의 토출이 곤란하여 성형이 불가능하였다.Even when the amount of anthracite coal ash was added to 90 wt% (landfill 80 wt%, fly ash 10 wt%), a small amount of inorganic plasticizer was added to improve plasticity and vacuum extrusion was possible. When the addition amount of the inorganic plasticizer is insufficient, it is difficult to insert the mixed soil into the vacuum extrusion molding machine, and molding is impossible. When the addition amount of the inorganic plasticizer is excessive, the ejection of the molding brick from the vacuum extrusion molding machine is difficult and molding is impossible.

진공 압출 성형에서 얻어진 성형벽돌은 터널식 소성로를 이용하여 소성하였다. 최고 소성온도까지는 100℃/hr의 승온속도로 가열하였으며, 이때 최고 소성온수 있다. 이러한 공정의 단순화는 에너지 절약을 가능하게 하고, 결과적으로 소성벽돌의 제조 원가를 낮출 수 있었다. The molding brick obtained by vacuum extrusion molding was baked using the tunnel type kiln. The maximum firing temperature was heated to a temperature increase rate of 100 ℃ / hr, the highest firing temperature. The simplification of this process enabled energy savings and consequently lowered the manufacturing cost of the fired bricks.

다음은 비교예 및 실시예를 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.The following describes the present invention in detail with reference to comparative examples and examples.

<비교예>Comparative Example

점토 30wt%, 고령토 60wt%, 장석 10wt%인 배합토를 이용하여 중량의 16~18wt%에 해당하는 수분 공급만으로 진공 압출 성형하고, 터널실 소성로에서 1180℃로 소성하여 제조된 소성벽돌의 특성을 표 2에 나타내었다. Table 1 shows the characteristics of the fired bricks manufactured by vacuum extrusion molding with water supply equivalent to 16 to 18 wt% by weight using a mixed soil of 30 wt% clay, 60 wt% kaolin, and 10 wt% feldspar and firing at 1180 ° C. in a tunnel chamber kiln. 2 is shown.

표 1에 나타난 바와 같이 성형벽돌의 소성 후 압축강도는 23.5 N/㎟ 이었다. 얻어진 소성 벽돌(크기 190×90×57mm) 한 장의 중량이 1.6kg이었다.As shown in Table 1, the compressive strength after firing of the molded brick was 23.5 N / mm 2. The weight of one sheet of the obtained fired bricks (size 190 x 90 x 57 mm) was 1.6 kg.

<실시예 1><Example 1>

석탄회 60wt%, 고령토 30wt%, 장석 10wt%인 석탄회 배합토를 가소제의 첨가 없이 18wt%의 수분만으로 진공 압출 성형하여 터널실 소성로에서 1100℃로 소성하여 소성벽돌을 제작하였으며, 소성벽돌의 특성을 표 2에 나타내었다.Coal ash mixture of 60 wt% coal, 30 wt% kaolin, and 10 wt% feldspar was vacuum-extruded with only 18wt% moisture without adding plasticizer and fired at 1100 ℃ in a tunnel room kiln to produce calcined bricks. Shown in

표 2에 도시된 바와 같이, 소성벽돌은 가소제의 첨가 없이 수분만으로 성형이 가능하였으며, 성형벽돌의 소성 후 압축강도가 28.5 N/㎟를 나타내었다. 얻어진 소성벽돌(크기 190×90×57mm) 한 장의 중량은 1.35~1.45kg이었다.As shown in Table 2, the calcined brick could be molded with only moisture without the addition of plasticizer, and the compressive strength after firing of the molded brick exhibited 28.5 N / mm 2. The weight of one obtained calcined brick (size 190 x 90 x 57 mm) was 1.35 to 1.45 kg.

<실시예 2><Example 2>

매립회 40wt%, 비산회 40wt%, 장석 20wt%인 석탄회 배합토를 가소제의 첨가 없이 18wt%의 수분만으로 진공 압출 성형하여 터널실 소성로에서 1040℃로 소성하여 소성벽돌을 제작하였으며, 성형벽돌의 특성을 표 2에 나타내었다.Coal ash mixtures containing 40 wt% of ash, 40 wt% of fly ash, and 20 wt% of feldspar were vacuum-extruded with only 18 wt% of moisture without the addition of plasticizer, and then fired at 1040 ° C in a tunnel room kiln to produce calcined bricks. 2 is shown.

표 2에 도시된 바와 같이, 소성벽돌은 가소제의 첨가 없이 수분만으로 성형이 가능하였으며, 성형벽돌의 소성 후 압축강도는 30.5 N/㎟를 나타내었다. 얻어진 소성벽돌(크기 190×90×57mm) 한 장의 중량이 1.2~1.3kg이었다.As shown in Table 2, the calcined brick can be molded with only moisture without adding a plasticizer, and the compressive strength after firing of the molded brick exhibited 30.5 N / mm 2. The weight of one sheet of the obtained fired brick (size 190 × 90 × 57 mm) was 1.2 to 1.3 kg.

비교예1Comparative Example 1 실시예1Example 1 실시예2Example 2 원 료Raw material 점토, 고령토, 장석Clay, kaolin, feldspar 비산회, 고령토, 장석Fly ash, kaolin, feldspar 매립회, 비산회, 장석 Landfill, fly ash, feldspar 물 공급량 (원토 100kg당)Water supply (per 100 kg of soil) 1kg미만Less than 1kg 8∼9kg8-9kg 5∼6kg5-6kg 배합원료 숙성시간Compounding Material Aging Time 96시간96 hours 120∼130시간120 to 130 hours 130∼150시간130 to 150 hours 제토공정 순환Clay process circulation 1회1 time 2∼3회2-3 times 3∼4회3 to 4 times 성형압력Molding pressure 200psi200 psi 250psi250 psi 230psi230 psi 수분율Moisture content 18±1%18 ± 1% 18±2%18 ± 2% 18±2%18 ± 2% 건조시간Drying time 48시간48 hours 40시간40 hours 36시간36 hours 건조온도Drying temperature 200±20℃200 ± 20 ℃ 180±20℃180 ± 20 ℃ 160±20℃160 ± 20 ℃ 최고 소성온도Firing temperature 1,170∼1,190℃1,170 ~ 1,190 ℃ 1,100℃1,100 ℃ 1,040℃1,040 ℃ 흡수율Water absorption 10%이하below 10 9%이하9% less than 8%이하8% or less 압축강도(N/㎟)Compressive strength (N / ㎡) 21.00∼26.0021.00-26.00 27.00∼30.0027.00-30.00 28.00∼33.0028.00-33.00 꺽임강도(N/㎟)Bending strength (N / mm2) 3.003.00 4.50∼5.504.50-5.50 4.50∼5.504.50-5.50 비중importance 2.0∼2.12.0 to 2.1 1.71.7 1.51.5 기공율Porosity 2020 3030 3030 1장당 중량(kg)Weight per piece (kg) 1.61.6 1.35∼1.451.35-1.45 1.2∼1.31.2 to 1.3

<실시예 3><Example 3>

매립회 20wt%, 비산회 20wt%, 장석 60wt% 인 석탄회 배합토의 경우에도 가소제의 첨가 없이 18wt%의 수분만으로 진공 압출 성형이 가능하였다. 성형벽돌은 터널실 소성로에서 1040℃로 소성되었고, 이때 성형벽돌의 소성 후 압축강도는 28.1 N/㎟, 흡수율 7.8%를 나타내었다.In the case of coal ash containing 20 wt% of landfill ash, 20 wt% of fly ash, and 60 wt% of feldspar, vacuum extrusion was possible with only 18 wt% of water without the addition of plasticizer. The molded bricks were fired at 1040 ℃ in the tunnel room kiln, and the compressive strength after firing of the molded bricks showed 28.1 N / mm2 and 7.8% water absorption.

<실시예 4><Example 4>

매립회 30wt%, 비산회 30wt%, 장석 40wt%인 석탄회 배합토의 경우에도 가소제의 첨가 없이 18wt%의 수분만으로 진공 압출 성형이 가능하였다. 성형벽돌은 터널실 소성로에서 1040℃로 소성되었고, 이때 성형벽돌의 소성 후 압축강도는 31.2 N/㎟, 흡수율 7.6%를 나타내었다.In the case of coal ash containing 30 wt% of landfill ash, 30 wt% of fly ash, and 40 wt% of feldspar, vacuum extrusion was possible with only 18 wt% of moisture without the addition of plasticizer. The molded bricks were fired at 1040 ℃ in the tunnel room kiln, and the compressive strength after firing of the molded bricks was 31.2 N / mm2 and the water absorption was 7.6%.

<실시예 5>Example 5

매립회 40wt%, 비산회 40wt%, 장석 20wt%인 석탄회 배합토의 경우에도 가소제의 첨가 없이 18wt%의 수분만으로 진공 압출 성형이 가능하였다. 성형벽돌은 터널실 소성로에서 1040℃로 소성되었고, 이때 성형벽돌의 소성 후 압축강도는 33.0 N/㎟, 흡수율 7.2%를 나타내었다.In the case of coal ash containing 40 wt% of landfill ash, 40 wt% of fly ash, and 20 wt% of feldspar, vacuum extrusion was possible with only 18 wt% of moisture without the addition of plasticizer. The molded bricks were fired at 1040 ℃ in the tunnel room kiln, and the compressive strength after firing of the molded bricks showed 33.0 N / mm2 and 7.2% water absorption.

<실시예 6><Example 6>

매립회 50wt%, 비산회 30wt%, 장석 20wt%인 석탄회 배합토의 경우에도 가소제의 첨가 없이 18wt%의 수분만으로 진공 압출 성형이 가능하였다. 성형벽돌은 터널실 소성로에서 1040℃로 소성되었고, 이때 성형벽돌의 소성 후 압축강도는 30.8 N/㎟, 흡수율 7.9%를 나타내었다.In the case of coal ash containing 50 wt% of landfill ash, 30 wt% of fly ash, and 20 wt% of feldspar, vacuum extrusion was possible with only 18 wt% of moisture without the addition of plasticizer. The molded bricks were fired at 1040 ℃ in the tunnel room kiln, and the compressive strength after firing of the molded bricks was 30.8 N / mm 2 and the water absorption was 7.9%.

<실시예 7><Example 7>

매립회 60wt%, 비산회 20wt%, 장석 20wt%인 석탄회 배합토의 경우에도 가소제의 첨가 없이 18wt%의 수분만으로 진공 압출 성형이 가능하였다. 성형벽돌은 터널실 소성로에서 1040℃로 소성되었고, 이때 성형벽돌의 소성 후 압축강도는 28.7 N/㎟, 흡수율 8.0%를 나타내었다.In the case of coal ash containing 60 wt% of landfill ash, 20 wt% of fly ash and 20 wt% of feldspar, vacuum extrusion was possible with only 18 wt% of moisture without the addition of plasticizer. The molded bricks were fired at 1040 ℃ in the tunnel room kiln, and the compressive strength after firing of the molded bricks was 28.7 N / mm2 and the water absorption was 8.0%.

<실시예 8><Example 8>

매립회 80wt% 비산회 10wt%, 장석 10wt%인 석탄회 배합토의 경우에도 가소제의 첨가 없이 18wt%의 수분만으로 진공 압출 성형이 가능하였다. 성형벽돌은 터널실 소성로에서 1040℃로 소성되었고, 이때 성형벽돌의 소성 후 압축강도는 28.5 N/㎟, 흡수율 8.7%를 나타내었다.Even in the case of coal ash containing 80 wt% fly ash and 10 wt% feldspar, vacuum extrusion was possible with only 18 wt% of water without the addition of plasticizer. The molded bricks were fired at 1040 ℃ in the tunnel chamber kiln, and the compressive strength after firing of the molded bricks showed 28.5 N / mm 2 and 8.7% water absorption.

구분division 원 료 배 합 비Raw Material Formulation Ratio 압축강도 (N/㎟)Compressive strength (N / ㎡) 흡수율(%)Absorption rate (%) 실시예 3Example 3 매립회(20%), 비산회(20%), 장석(60%)Landfill (20%), fly ash (20%), feldspar (60%) 28.1 28.1 7.8 7.8 실시예 4Example 4 매립회(30%), 비산회(30%), 장석(40%)Landfill (30%), fly ash (30%), feldspar (40%) 31.2 31.2 7.6 7.6 실시예 5Example 5 매립회(40%), 비산회(40%), 장석(20%)Landfill (40%), fly ash (40%), feldspar (20%) 33.0 33.0 7.2 7.2 실시예 6Example 6 매립회(50%), 비산회(30%), 장석(20%)Landfill (50%), fly ash (30%), feldspar (20%) 30.8 30.8 7.9 7.9 실시예 7Example 7 매립회(60%), 비산회(20%), 장석(20%)Landfill (60%), fly ash (20%), feldspar (20%) 28.7 28.7 8.0 8.0 실시예 8Example 8 매립회(80%), 비산회(10%), 장석(10%)Landfill (80%), fly ash (10%), feldspar (10%) 28.5 28.5 8.7 8.7

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 건축용 소성벽돌은 석탄회와 비산회를 최대 90wt%까지 대체하면서 소성시간을 5배 단축할 수 있는 장점이 있다.As described above, the building fired brick manufactured by the present invention has an advantage of reducing the firing time by 5 times while replacing up to 90 wt% of coal ash and fly ash.

또한, 제조된 소성 벽돌의 중량은 1.2~1.3kg으로 기존 고령토 점토벽돌 1.6kg의 약 22wt%의 중량을 감소시켜 소성 벽돌의 경량화를 달성할 수 있는 장점이 있다.In addition, the weight of the manufactured fired brick is 1.2 ~ 1.3kg to reduce the weight of about 22wt% of the existing kaolin clay brick 1.6kg has the advantage of achieving a lighter weight of the fired brick.

또한, 본 발명으로 종래에 사용된 소성벽돌의 원료인 천연자원인 적점토와 고령토를 산업폐기물인 무연탄 석탄회로 대체할 수 있어 폐기물의 재활용 및 천연자원의 절약은 물론이고, 연료의 획기적인 절감으로 소성벽돌의 제조 원가를 크게 낮출 수 있으며, 소성벽돌의 경량화로 소성 벽돌의 운반 및 조적 작업을 용이하게 할 수 있다. In addition, the present invention can replace the red clay and kaolin, which are the raw materials of the fired bricks conventionally used, with anthracite coal, which is an industrial waste. It is possible to significantly reduce the manufacturing cost of, and to facilitate the transport and masonry of the fired bricks by reducing the weight of the fired bricks.

그리고, 소성 벽돌의 제조 과정에 있어서는 천연 광물의 사용량이 감소됨에 따라 로타리 킬른에서 광석을 건조하는 과정을 생략하고 분쇄과정을 2단계에서 1단계로 단순화시킬 수 있어 소성벽돌의 제조 원가를 더욱 낮출 수 있다. In addition, in the manufacturing process of calcined bricks, as the amount of natural minerals is reduced, the process of drying the ore in the rotary kiln can be omitted and the crushing process can be simplified from 2 to 1, thereby lowering the manufacturing cost of calcined bricks. have.

Claims (4)

매립회 20~80wt%, 비산회 10~40wt%, 장석 10~70wt%으로 혼합하여 진공압출시키고, 1000~1250℃ 고온으로 소성한 것을 특징으로 하는 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌.Anthracite landfill coal ash-containing calcined brick, which is mixed with 20 to 80 wt% of landfill ash, 10 to 40 wt% of fly ash, and 10 to 70 wt% of feldspar, and is vacuum extruded. 제 1 항에 있어서, 도석, 세리사이트, 벤토나이트, 버미큐라이트, 폐백토에서 선택한 어느 하나의 무기 가소제가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌.The anthracite-coated fly ash-containing calcined brick according to claim 1, further comprising any one inorganic plasticizer selected from pottery stone, sericite, bentonite, vermiculite, and waste clay. 매립회 20~80wt%, 비산회 10~40wt%, 장석 10~70wt%으로 혼합하여 무연탄 석탄회 배합토를 제조하는 단계;Preparing anthracite coal ash mixture by mixing 20 to 80 wt% of landfill ash, 10 to 40 wt% fly ash, and 10 to 70 wt% of feldspar; 상기 배합원료를 제토공정에서 3~4회 혼련하여 130~150시간 숙성한 뒤 성형벽돌로 진공 압출하여 성형하는 단계;Kneading the blended raw material 3 to 4 times in a clay process to mature 130 to 150 hours, and then molding the blended material by vacuum extrusion into a molding brick; 상기 성형벽돌을 터널식 소성로에서 1000~1250℃ 온도범위로 승온한 후 1~4시간 동안 유지하여 소성하는 것을 특징으로 하는 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌의 제조방법.The method of manufacturing anthracite-coated coal ash-containing calcined brick, characterized in that the molded brick is heated and maintained in a tunnel type kiln in a temperature range of 1000 to 1250 ° C. for 1-4 hours. 제 3 항에 있어서, 도석, 세리사이트, 벤토나이트, 버미큐라이트, 폐백토에서 선택한 어느 하나의 무기 가소제가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌의 제조방법.4. The method for producing anthracite-filled coal ash-containing calcined brick according to claim 3, further comprising any one inorganic plasticizer selected from pottery stone, sericite, bentonite, vermiculite, and waste clay.
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