KR100671802B1

KR100671802B1 - 제지공장에서 발생하는 폐 슬러지를 이용한 점토바닥벽돌의제조방법

Info

Publication number: KR100671802B1
Application number: KR20050095396A
Authority: KR
Inventors: 최병환
Original assignee: 최병환
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-01-19

Abstract

본 발명은 제지공장에서 발생하는 폐 슬러지를 활용하여 제조하는 점토바닥벽돌에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점토, 고령토 및 폐 슬러지를 일정비율로 배합하고, 벽돌 성형 틀에서 벽돌형상으로 성형한 다음 일정온도로 소성하여, 벽돌의 중량을 가볍게 해주며, 아울러 제지공장에서 발생하는 폐 슬러지를 재활용함으로써 환경오염을 방지하는 효과를 갖는 점토바닥벽돌의 제조방법에 관한 것이다.

점토바닥벽돌, 점토벽돌, 폐 슬러지, 제지

Description

제지공장에서 발생하는 폐 슬러지를 이용한 점토바닥벽돌의 제조방법{MANUFACTURING OF CLAY BRICK USING SLUDGE}

제지슬러지는 제지과정에서 회수되지 않는 미세한 단섬유와 고령토, 활석 등의 무기물질로써 다량의 펄프 찌꺼기와 Cb, Hg, Pb, H₂O등 일부를 제외한 유해 화학물질로 이루어져 있고, 종이를 제조하는 처리과정에서 각종 중금속으로 오염되어 처리가 힘들뿐만 아니라 토양과 수질에 오염을 제공하는 문제가 있다.

이러한 유해 제지슬러지를 소각처리시에는 대기오염 발생요인이 되며, 매립시에는 토양오염의 원인이 되어 적절하게 처리할 수 있는 방법이 없는 게 현실이다. 따라서, 이와 같은 제지슬러지를 재활용 할 수 있는 방법에 대해 다각도 로 연구중이며, 슬러지의 재활용 용도를 보면, 시멘트 증량제, 보드(board), 퇴비, 지렁이먹이 등 다양하게 사용하고 있으니 그 규모나 생산성, 경제성 면에서 만족스럽지 못하여 사용 실적은 극히 부진한 실정이다.

따라서 산업폐기물인 제지슬러지를 건축자재로 재활용 제품을 제조하는 것이 환경 및 자원 재활용 면에서 바람직하다.

제지슬러지를 이용한 건축자재에 관한 것은 대한민국특허공보 96-011333호(공고일자:1996.08.22)에 제지 슬러지 및 그 소각회를 소재로 한 인공 경량 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 층상 규산염 광물을 주재로하고 제지 공정중에서 다량으로 재출되어지는 산업 폐기물인 제지 슬러지 및 그 소각회를 부재로 한, 고층건물, 교량과 같은 경량 콘트리트 구조물의 제작에 사용가능한 인공 경량 골재 및 그 제조방법에 관한 기술문헌이 공지되어 있고,

대한민국등록실용신안공보 20-0181602호(공고일자:2000.05.15)에 제지공장에서 발생하는 산업 폐기물인 제지슬러지를 연소, 소성, 건조 등의 공정을 거치지 않고 직접 제조된 블록에 있어서, 건조되지 않는 제지슬러지, 시멘트, 생석회 및 염화암모늄, 모래, 황토, 강화용 수지, 방수성 수지 등을 혼합기로 혼합한 후 이를 압축 성형한 후 건조하여 제조된 블록에 관한 기술 문헌이 공지되어 있다.

상기 특허들은 모두 제지 슬러지를 이용하여 건축자재를 제조하는 것에 것으로, 그 경량성이 매우 낮다는 단점을 갖는다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 제지공장에서 발생하는 폐 슬러지를 활용하여 경량성이 우수하고, 또한 폐기물인 폐 슬러지를 재활용함으로써, 환경오염방지 효과를 갖는 점토바닥벽돌의 제조방법을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명은,

제지공장에서 발생하는 미세섬유와 무기물로 이루어진 폐 슬러지를 이용하여, 점토, 고령토와 일정비율로 배합하고 벽돌성형틀에서 벽돌형상으로 성형한 후 일정온도로 소성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 구성을 보다 구체적으로 살펴보면,

점토 3 ~ 15중량%;와, 고령토 5 ~ 20중량%;와,

폐 슬러지 63 ~ 82중량%;를 혼합한 혼합물 80 ~ 90중량%(A)에 물 10 ~ 20중량%(B)를 첨가하여 벽돌 성형 틀에서 벽돌형상으로 성형한 다음 50 ~ 150℃에서 50 ~ 70시간 건조한 후 1050 ~ 1250℃에서 소성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제지공장에서 발생하는 폐 슬러지를 이용한 점토바닥벽돌의 제조방법을 그 주요 구성으로 한다.

상기 점토는 겉보기 점성도(apparent viscosity)가 50 ~ 100cp이고, 고령토는 카올리나이트 함량이 85%를 차지하는 것으로, 파열모듈 10 ~ 20(kgf/㎠), 주조 농도 70 ~ 75%, 주조비율(Casting rate) 1.0 ~ 1.5, 흡수율(Absorption) 18, 수축성(Contraction) 9 ~ 11인 것을 사용한다.

점토바닥벽돌을 제조함에 있어서, 점토를 3중량%이하로 사용할 시에는 벽돌의 강도가 매우 떨어지며, 15중량%이상으로 사용하면 상대적인 폐 슬러지의 양이 적어 경량성 및 폐 슬러지의 재활용도가 떨어진다는 단점을 갖는다. 따라서, 3 ~ 15중량%로 배합하는 것이 바람직하다.

고령토는 점토와 함께 점토바닥벽돌의 결합력을 증가시켜 강도를 증대시켜 주는 것으로, 5중량%이하로 사용할 시에는 점토바닥벽돌의 내성이 약해지고, 20중량%이상으로 사용할 시에는 폐 슬러지의 재활용도가 떨어지고, 경량성이 떨어진다는 단점을 갖는다.

폐 슬러지는 폐 슬러지는 박스용지, 신문용지, 인쇄용지 등 다양한 제지 생산과정에서 생기는 것으로 미세섬유 및 미세나무껍질이 70 ~ 75중량% 및 25 ~ 30%로 포함된 것을 사용하며, 63중량%이하로 사용할 시에는 점토바닥벽돌의 경량성이 떨어지며, 슬러지의 재활용도가 떨어지는 단점이 있으며, 82중량%이상 사용할 시에는 점토바닥벽돌의 강도가 약해져 상품으로서의 가치가 떨어지는 단점을 갖는다.

실시 예 1:

폐 슬러지를 이용한 점토바닥벽돌의 물을 제외한 배합비는

점토 3중량%, 고령토 5중량%, 폐 슬러지 82중량%로 조성한다.

실시 예 2:

폐 슬러지를 이용한 점토바닥벽돌의 물을 제외한 배합비는

점토 15중량%, 고령토 10중량%, 폐 슬러지 75중량%로 조성한다.

실시 예 3:

폐 슬러지를 이용한 점토바닥벽돌의 물을 제외한 배합비는

점토 8중량%, 고령토 20중량%, 폐 슬러지 72중량%로 조성한다.

이상에서와 같이 배합된 점토바닥벽돌의 구성물질에 물을 첨가하여 일정형상을 갖는 벽돌로 성형하게 되며, 이때 첨가되는 물의 양은 10 ~ 20중량%로 첨가된다.

따라서, 점토, 고령토 및 폐 슬러지가 배합된 80 ~ 90중량%에 물 10 ~ 20중량%를 첨가하여 성형하는 것이다.

물은 10중량%이하로 사용할 시에는 유동성이 떨어져 벽돌형상으로 성형시 작업이 용이하지 못하고, 20중량%이상 사용시에는 유동성이 크게 증가하여 역시 성형시 작업이 용이하지 못한 단점을 갖는다. 따라서, 10 ~ 20중량%로 배합하는 것이 바람직하다.

이와 같은 점토바닥벽돌은 바닥용 이외에 벽을 시공하는데 사용하는 등 다양한 용도로 사용가능하다.

실시 예 4 :

상기 실시 예 1, 2 또는 3중 선택되는 어느 1종의 배합물 90중량%에 물 10중량%를 첨가하여 100℃에서 2일간 건조한 후 1200℃에서 6시간 소성하여 점토바닥벽돌을 제조한다.

이상에서와 같이 제조된 점토바닥벽돌을 양생 기간을 거쳐 25일 후 물성을 측정한 측정값은 다음과 같다.

표1

압축강도(kg/㎠)	열전도율(Kcal/m.hr.℃)
52	1.5

이상에서 살펴본 점토바닥벽돌은 점토벽돌로도 사용가능한 것으로, 제지공장에서 발생하는 폐 슬러지를 이용한 점토바닥벽돌은 통상의 점토바닥벽돌의 강도를 유지하면서 경량하다는 장점이 있으며, 또한 산업폐기물인 제지슬러지를 재활용함으로써, 상대적으로 고령토 및 점토의 사용량을 절감할 수 있어 경제적이며, 또한 환경개선에 매우 효과적이다.

Claims

점토 3 ~ 15중량%;와, 고령토 5 ~ 20중량%;와, 폐 슬러지 63 ~ 82중량%;를 혼합한 혼합물 80 ~ 90중량%(A)에 물 10 ~ 20중량%(B)를 첨가하여 벽돌 성형 틀에서 벽돌형상으로 성형한 다음 50 ~ 150℃에서 50 ~ 70시간 건조한 후 1050 ~ 1250℃에서 소성하여 이루어지는 것에 있어서,

상기 점토는 겉보기 점성도(apparent viscosity)가 50 ~ 100cp이고,

고령토는 카올리나이트 함량이 85%를 차지하는 것으로, 파열모듈 10 ~ 20(kgf/㎠), 주조농도 70 ~ 75%, 주조비율(Casting rate) 1.0 ~ 1.5, 흡수율(Absorption) 18, 수축성(Contraction) 9 ~ 11이고,

폐 슬러지는 미세섬유 및 미세나무껍질이 70 ~ 75중량% 및 25 ~ 30%로 조성됨을 특징으로 하는 폐 슬러지를 이용한 점토바닥벽돌의 제조방법.
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