KR100675594B1

KR100675594B1 - 시멘트 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100675594B1
Application number: KR1020030040046A
Authority: KR
Inventors: 장미희
Original assignee: 장미희
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2007-01-29
Also published as: KR20040110643A

Abstract

본 발명은 제철소, 주물공장 등에서 부산되는 폐주물사와 정수장 슬러지, 폐 제지 슬러지의 소각제, 석회석 미분말을 이용하여, 제조원가가 낮은 시멘트를 제조하기 위한 건축재료용 시멘트 조성물에 관한 것이다.

개시한 본 발명의 시멘트 조성물은, 전체중량에 대한 백분율 50중량%~60중량%인 석회석 미분말; 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄으로부터 선택된 하나의 알루미늄 응집제가 포함된 폐 제지 슬러지를 하소하여 분쇄한 분말상태의 8중량%~15중량%인 폐 제지 슬러지의 소각제; 30중량%~60중량%의 점토분을 함유하고 있는 정수장의 슬러지를 건조·고형화하여 분쇄한 분말상태의 8중량%~15중량%인 정수장 슬러지; 및 폐 주물사를 재생하여 150~300mesh 범위로 분쇄한 분말상태의 18중량%~25중량%인 재생사를 포함하며,

이에 따라 주물공장 등에서 발생되는 폐 주물사와 제지공장 및 정수장에서 발생되는 슬러지를 매립하지 않고 시멘트 혼화제로 재활용함으로써 페 자원의 활용이 극대화되고, 또한 환경오염의 최소화와 매립지의 난이 해소됨은 물론 저렴한 시멘트 혼화제를 제공함으로서 시멘트의 제조원가가 절감되는 이점이 있다.

재생사, 시멘트, 정수장 슬러지, 제지 슬러지, 혼화제

Description

시멘트 조성물 및 그 제조방법{METHOD AND COMPOSITE FOR MANUFACTURE OF CEMENT}

본 발명은 시멘트 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소, 주물공장 등에서 부산되는 폐주물사(industrial waste matters)를 분쇄하여 얻어진 분말상태의 재생사와 분말상태의 정수장 슬러지(sludge), 폐 제지 슬러지, 석회석 미분말로 이루어짐을 특징으로 하여, 폐기물을 재활용하는 동시에, 공업적으로도 결합강도가 떨어지지 않고 시멘트의 내구성이 월등히 향상되는 시멘트 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축구조물, 공장 폐수로, 항만 건축 및 간척지 공사 등에 사용되고 있는 포틀랜드 시멘트(Portland Cement)는 무기소재의 하나로, 주성분인 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 적당한 비율로 충분히 혼합하여 그 일부가 용융하여 소결된 클링커에 적당량의 석고를 투입하여 분말로 제조한 것이며, 조강포틀랜드 시멘트는 3Ca0 · Si0₂의 함유량을 보통포틀랜드 시멘트의 3Ca0 · Si0₂의 함유량 54% 정도보다 약 8% 높이고 비표면적을 보통포틀랜드 시멘트의 3300㎠/g 정도 보다 약 1300㎠/g 이상 높이어 제조한 것으로서, 보통포틀랜드 시멘트의 7일 강도가 3일 만에 발현되므로 공기단축을 요하는 공사는 물론 2차 제품 적용 시에 몰드 회전율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그러나, 종래의 조강 포틀랜드 시멘트는 고형물 또는 기타 물체의 표면과 결합함으로써 굳는 무기질 접착제(lnorganic Cementing Material)로만 사용되는 것이어서 독성을 가지고 있으며, 건조 때에 미세한 시멘트 가루가 분리되어 흡입되므로 인체에 유해한 문제점을 지니고 있다.

또한, 조강 포틀랜드 시멘트의 제조 때 분쇄시간의 증가에 따른 생산량의 감소와 원가증가의 원인으로 인하여 범용화되지 않고 있는 실정이다.

한편, 시멘트의 혼화제를 대처하기 위한 노력의 일환으로 최근에는 제철소, 주물공장 등에서 부산물로 발생되는 각종 폐 자원을 활용한 대체 재료의 개발이 활발히 진행되면서 제강공장에서 발생되는 폐 주물사에 대한 활용기술도 급격히 발전되고 있다.

통상적으로 상기 폐 주물사는 대부분 매립되는 폐기물이기 때문에 본 발명에서 제공되는 시멘트 혼화제로서 재활용할 수 있다는 것은 원가절감 측면 뿐만 아니라 환경오염 방지 측면에서도 매우 유리한 점이 있는 것이다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 치유하면서도 경제면에서는 보다 저가의 건축자재용 시멘트 혼화제를, 그리고 신뢰성 면에서는 폐 자원의 활용 극대화와 환경오염을 방지할 수 있는 시멘트 혼화제를 제공함에 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 시멘트 제조 때 사용되는 적량의 석회석 미분말에 제철소, 주물공장 등에서 부산되는 폐 주물사를 분말상태로 분쇄하여 얻어진 재생사와 분말상태의 정수장 슬러지, 폐 제지 슬러지를 시멘트 혼화제로 재활용하여 유효자원화 하고 제조원가를 절감할 수가 있는 시멘트 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 단기강도 및 장기강도가 저하되지 않고 동등 수준을 유지하면서도 실 조업에 적용 가능한 시멘트 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적들은 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명확해질 것이다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시멘트 조성물에 의하면, 전체중량에 대한 백분율 50중량%~60중량%인 석회석 미분말; 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄으로부터 선택된 하나의 알루미늄 응집제가 포함된 폐 제지 슬러지를 하소하여 분쇄한 분말상태의 8중량%~15중량%인 폐 제지 슬러지의 소각제; 30중량%~60중량%의 점토분을 함유하고 있는 정수장의 슬러지를 건조·고형화하여 분쇄한 분말상태의 8중량%~15중량%인 정수장 슬러지; 및 폐 주물사를 재생하여 150~300mesh 범위로 분쇄한 분말상태의 18중량%~25중량%인 재생사를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 시멘트 제조방법에 의하면, 수거된 폐 주물사를 선별하여 이물질을 제거하는 단계; 이물질이 제거되어진 상기 폐 주물사를 150~300mesh 범위로 분쇄하는 단계; 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄으로부터 선택된 하나의 알루미늄 응집제가 포함된 폐 제지 슬러지를 소각로에서 하소하여 입자 크기가 0.1 내지 100㎛인 분말상태로 분쇄하는 단계; 30중량%~60중량%의 점토분을 함유하고 있는 정수장 슬러지를 120℃~180℃의 온도로 건조로에서 건조·고형화하여 입자크기가 0.1 내지 100㎛인 분말상태로 분쇄하는 단계; 및 상기 분말상태의 폐 주물사 18중량%~25중량%와 하소된 폐 제지 슬러지의 소각제 8중량%~15중량%, 상기 건조·분쇄된 정수장 슬러지 8중량%~15중량%, 석회석 미분말 50중량%~60중량%로 계량·혼합하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

삭제

이와 같이하면, 제철소, 주물공장 등에서 부산되는 폐 주물사를 수거하여 선별과 이물질 제거공정을 통해 이물질을 제거하여 재생사로 재생하고, 또한 제지공장 및 정수장에서 각각 부산되는 폐 제지 슬러지와 정수장 슬러지를 수거하여 소각로 및 건조로에서 각각 하소 및 건조한 후에 상기 재생사와 함께 분말상태로 분쇄하고, 이와 같이 분말상태로 분쇄되어진 재생사, 폐 제지 슬러지의 소각제 및 정수장 슬러지를 주재료인 석회석 미분말과 일정한 비율로 혼합한 것에 의해 폐 자원이 시멘트 혼화제로 재활용되어짐을 알 수 있다.

그 결과, 제철소, 주물공장 등에서 발생되는 폐 주물사와 제지공장 및 정수장에서 발생되는 슬러지를 매립하지 않고 시멘트 혼화제로 재활용함으로써 페 자원의 활용이 극대화되고 또한 환경오염의 최소화와 매립지의 난이 해소됨은 물론 저렴한 시멘트 혼화제를 제공함으로서 시멘트의 제조원가가 절감되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 이하를 통해 상세히 설명하고자 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 시멘트 조성물 및 그 제조방법의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 실 시 예에 따른 시멘트 조성물은 전술한 바와 같이, 전체중량에 대해 석회석 미분말 50중량%~60중량%와 폐 주물사를 재생하여 150~300mesh 범위로 분쇄한 분말상태의 재생사 18중량%~25중량%, 폐 제지의 슬러지(sludge)를 하소하여 분쇄되어진 분말상태의 폐 제지 슬러지의 소각제 8중량%~15중량% 및 분말상태의 정수장 슬러지 8중량%~15중량%를 혼합한 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 석회석 미분말을 주재료로 하고, 폐 주물사와 폐 제지 슬러지의 소각제 및 정수장 슬러지를 부재료로 한다.

상기 폐 주물사는 제철소, 주물공장에서 부산되는 산업폐기물로서 제련, 생산과정에서 폐수처리제의 성분인 여러 가지의 화공약품이 첨가되고 또 다량의 산화철, 산화아연, 실리카 산화칼슘 및 약간의 유황등을 함유하고 있다.

이와 같이 폐수처리제의 성분을 함유하고 있는 폐 주물사를 각 업체로부터 수거하여 크기별 및 종류별로 선별 분리한다.

이후 상기 선별·분리된 폐 주물사를 시멘트 조성물로 재활용하기 위해서 파쇄기를 통해 일정한 크기로 1차 파쇄하고 재생처리과정을 통해 이물질을 제거한다. 여기서 폐 주물사는 방식(防蝕)사를 원료로 하여 재생처리하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 파쇄작업과 재생처리과정을 통해 1차 파쇄 및 이물질이 제거된 폐 주물사를 분쇄기를 통해서 150~300mesh 범위로 분쇄하여 얻어진 재생사를 제1 호퍼에 투입하여 저장한다.

그리고 본 발명의 시멘트 혼화제로 사용되는 제지 슬러지는 종이공장에서 생산하고 남는 찌꺼기로서, 이러한 폐 제지 슬러지는 펄프의 순도가 낮아서 종이의 원료로 사용하고자 해도 그 순도가 낮아서 질이 나쁜 값싼 종이의 원료로도 사용하기가 곤란하기 때문에 폐기처분하고 있는 실정이다.

본 발명에서는 각종 제지과정에서 발생하는 슬러지를 수거하여 사용할 수 있으며, 예컨대 신문용지를 생산하는 공정에서 생성된 폐 제지 슬러지를 사용할 수 있다.

상기 폐 제지 슬러지에 있어서는 슬러지 발생공정에서 황산 알루미늄(aluminum sulfate : Al₂0₃) 또는 폴리염화알루미늄(polyaluminum chloride)을 응집제로 사용하기 때문에 상당량의 알루미늄을 함유하고 있다. 따라서 폐 제지 슬러지를 바로 사용하지 않고 그 수거된 폐 제지 슬러지를 소각로에서 하소하여 소각제로 만든 다음 이를 분쇄기에서 다시 평균입자의 크기가 0.1 내지 100㎛ 이하의 분말상태로 분쇄하여 제2 호퍼에 투입·저장해 놓는다.

또한, 본 발명의 시멘트 혼화제로 사용되는 정수장 슬러지는 점토와 유기물의 복합체로서 결합력이 크고 양이온치환용량(CEC)이 매우 높을 뿐만 아니라 중금속의 용출 위험이 거의 없는 것이 특징이다. 특히 상기 정수장 슬러지는 점토분을 30중량%~60중량% 함유하고 있어 월등한 접착성을 가지고 있다. 이와 같은 정수장 슬러지를 시멘트 혼화제로 사용하기 위해서는 먼저 그 수거된 정수장 슬러지를 건조로에서 120~180℃의 온도로 건조하여 고형화시킨다. 그리고 고형화된 정수장 슬러지를 분쇄기에서 평균입자의 크기가 0.1 내지 100㎛ 이하의 분말상태로 분쇄하여 제3 호퍼에 투입·저장해 놓는다.

이후 상기 제1 내지 제3 호퍼에 저장되어진 분말상태의 재생사와 하소된 폐 제지 슬러지의 소각제, 건조된 정수장 슬러지 및 그리고 제4 호퍼에 투입 저장되어 있는 석회석 미분말을 일정한 비율로 계량하여 혼합기에서 혼합함으로써 시멘트 혼화제가 얻어진다.

이와 같이 석회석 미분말, 폐 주물사를 재생한 재생사, 하소된 폐 제지 슬러지의 소각제, 건조된 정수장 슬러지를 정해진 배합비, 즉 전체중량에 대해 석회석 미분말 50중량%~60중량%, 150~300mesh 범위로 분쇄한 분말상태의 재생사 18중량%~25중량%, 하소된 분말상태의 폐 제지 슬러지의 소각제 8중량%~15중량% 및 건조된 분말상태의 정수장 슬러지 8중량%~15중량%로 혼합기에서 충분히 교반시키면서 혼합하여 저장탱크로 배출하는 것에 의해 양질의 시멘트 혼화제가 얻어지게 된다.

한편, 비교 예로서, 종래의 기술, 즉 다시 말해서 고형물 또는 기타 물체의 표면과 결합함으로써 굳는 무기질 접착제로만 사용되는 것이어서 독성을 가지고 있으며, 건조 때에 미세한 시멘트 가루가 분리되어 흡입되므로 인체에 유해한 문제점이 있는 것과는 달리, 본 발명은 제철소, 주물공장 등에서 발생되는 폐 주물사와 제지공장 및 정수장에서 발생되는 슬러지를 매립하지 않고 시멘트 혼화제로 재활용하여 유효자원화 하며, 그 결과 저렴한 시멘트 혼화제를 제공함으로서 시멘트의 제조원가가 절감되는 이점이 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발 명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 설명으로부터 분명한 본 발명의 시멘트 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 제철소, 주물공장 등에서 발생되는 폐 주물사와 제지공장 및 정수장에서 발생되는 슬러지를 매립하지 않고 시멘트 혼화제로 재활용함으로써 페 자원의 활용이 극대화되고, 또한 환경오염의 최소화와 매립지의 난이 해소됨은 물론 저렴한 시멘트 혼화제를 제공함으로서 시멘트의 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims

(1) 전체중량에 대한 백분율 50중량%~60중량%인 석회석 미분말;

(2) 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄으로부터 선택된 하나의 알루미늄 응집제가 포함된 폐 제지 슬러지를 하소하여 분쇄한 분말상태의 8중량%~15중량%인 폐 제지 슬러지의 소각제;

(3) 30중량%~60중량%의 점토분을 함유하고 있는 정수장의 슬러지를 건조·고형화하여 분쇄한 분말상태의 8중량%~15중량%인 정수장 슬러지; 및

(4) 폐 주물사를 재생하여 150~300mesh 범위로 분쇄한 분말상태의 18중량%~25중량%인 재생사를 포함한 것을 특징으로 하는 시멘트 조성물.
(1) 수거된 폐 주물사를 선별하여 이물질을 제거하는 단계;

(2) 이물질이 제거되어진 상기 폐 주물사를 150-300mesh 범위로 분쇄하는 단계;

(3) 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄으로부터 선택된 하나의 알루미늄 응집제가 포함된 폐 제지 슬러지를 소각로에서 하소하여 입자 크기가 0.1 내지 100㎛인 분말상태로 분쇄하는 단계;

(4) 30중량%~60중량%의 점토분을 함유하고 있는 정수장 슬러지를 120℃~180℃의 온도로 건조로에서 건조·고형화하여 입자크기가 0.1 내지 100㎛인 분말상태로 분쇄하는 단계; 및

(5) 상기 분말상태의 폐 주물사 18중량%~25중량%와 하소된 폐 제지 슬러지의 소각제 8중량%~15중량%, 상기 건조·분쇄된 정수장 슬러지 8중량%~15중량%, 석회석 미분말 50중량%~60중량%로 계량·혼합하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 시멘트 제조방법.