KR100756872B1 - 세라믹 담채 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축산 및 산업용 오, 폐수 처리용 세라믹 담채에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 미생물을 담채에 부착시켜 오, 폐수 처리는 물론 자연친화 환경을 조성하기 위해 하천이나 연못 등의 수질을 정화하고, 자연환경(삼림, 토양, 초원, 해양 등)에서도 배출되는 VOCs와 악취를 효과적으로 제거함과 동시에 배수를 원활하게 하여 나무가 양호하게 생육할 수 있는 각종 배수재, 식물 육성용 토양, 비료 및 경량골재 등의 용도로 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

그 제조 공정은 광물질을 분쇄기에서 분말로 분쇄하는 공정(S1)과, 상기 분말을 건식 회전기에 넣어 물을 분무하면서 일정한 크기의 내부 핵(10)을 원형으로 성형하는 공정(S2)과, 상기 내부 핵(10)을 자연건조 또는 열풍건조로 건조하는 공정(S3)과, 상기 건조된 내부 핵(10)을 건식 회전기에 넣어 물을 분무하면서 외부로 글라스파우더가 부착하여 세라믹 볼(20)을 성형하는 공정(S4)과, 상기 세라믹 볼(20)을 단속로 또는 연속로에서 가열 및 발포시키는 공정(S5)을 거친 후, 냉각기에서 냉각하는 공정(S6)으로 이루어진 세라믹 담채의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 공정에 의해 얻어진 본 발명의 세라믹 담채는 높은 압축강도와 다공성이 우수한 세라믹 담채를 제조함으로써, 각종 건축 및 조경용으로 사용할 수 있고, 또 미생물이 부착하면서 양분을 공급할 수 있는 내부 핵을 구성하기 때문에 미생물이 서식할 수 있는 최적의 조건으로 연못 등의 수질정화는 물론 축산 및 산업용 오, 폐수를 처리하는데 탁월한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

담채, 표면가공, 기공, 세라믹 코팅

Description

세라믹 담채 및 제조방법{CERAMIC SUPPORT}

도 1은 본 발명의 세라믹 담채를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 세라믹 담채 표면에 세라믹 코팅된 또 다른 실시예의 단면도이다.

도 3은 본 발명의 세라믹 담채를 제조하기 위한 공정을 나타내는 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

10. 내부 핵 20. 세라믹볼

21. 기공 30. 세라믹 코팅

50. 세라믹 담채

본 발명은 축산 및 산업용 오, 폐수 처리용 세라믹 담채에 관한 것으로, 더욱 바람직하게는 미생물을 담채에 부착시켜 오, 폐수 처리는 물론 자연친화 환경을 조성하기 위해 하천이나 연못 등의 수질을 정화하고, 자연환경(삼림, 토양, 초원, 해양 등)에서도 배출되는 VOCs(휴발성유기화합물)와 악취를 효과적으로 제거함과 동시에 배수를 원활하게 하여 나무가 양호하게 생육할 수 있는 각종 배수재, 식물 육성용 토양, 비료 및 경량골재 등의 용도로 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.

일반적으로 토양과 하천 및 상수원 등의 수질오염은 일상생활에서 배출하는 생활폐수는 물론 축산 및 공장을 비롯하여 실험실, 연구소 등의 산업 현장에서 발생 되는 각종 산업용 오, 폐수에서 비롯되고 있다. 이러한 각종 오, 폐수를 처리하고자 할 때에는 생물학적 처리공법이 널리 이용되고 있으며, 상기의 생물학적 처리공법은 미생물을 배양시켜 각종 오염물질을 제거하게 되며, 이 배양된 미생물은 여재에 접촉되어 오폐수의 유기물을 섭취 제거하는 형태로서 오염물질을 제거하게 된다. 이때 가장 중요한 역할을 수행하는 것은 미생물이 서식할 수 있도록 제공되는 여재와 이 여재에 생성되는 미생물막을 포함하는 미생물 담채인 것이다.

상기의 축산 및 산업용 오, 폐수를 처리하게 되는 미생물 담채는 직육면체 또는 정육면체 등과 같이 일정형상을 이루면서 한정된 공간에 불규칙한 배열을 갖고 채워지게 된다. 그리고 이러한 종래의 미생물 담채는 이제까지 천연암석이나 인조 플라스틱으로서 제공되어 왔으며, 이로 인해 표면적이 적게 됨은 물론 표면 공극이 없게 되는 미생물 담채가 구성되는 것일 뿐만 아니라, 미생물과의 친화력이 작아 부착된 미생물이 이탈되는 탈리 현상이 쉽게 일어나는 문제점이 있었으며, 이렇게 여재 상에서 쉽게 미생물이 박리되어 탈리됨으로 인해 미생물 배양에는 그만큼 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었고, 또한 완전한 미생물 담채를 이루는 데에도 많은 시간이 소요됨은 물론 배양된 미생물의 탈리로 인하여 양호한 산업용의 오, 폐수처리 및 수질 개선을 기대할 수 없는 것일 뿐만 아니라, 그만큼 오, 폐수 처리효율도 떨어지게 되고 처리된 수질도 악화 되기 쉬운 문제점이 있는 등 여러 가지 제반 문제점들이 발생 되었다.

그리하여 기공이 잘 형성되도록 함과 동시에 미생물 부착이 용이하도록 글라스파우더의 원료를 발포시켜서 일정한 사이즈로 분쇄시킨 담채가 개발되었지만, 이러한 담채는 제조과정에서 먼지가 많이 발생되므로 작업환경상에 문제점이 있었다. 또한, 발포체를 일일이 분쇄기로 정해진 사이즈로 분쇄시켜야 하므로 제품이 불규칙하고, 분쇄된 표면이 날카로워 시공시 안전사고의 발생요인이 되었던 것이다.

그뿐만 아니라 보관시나 시공시에도 충격에 약해 분쇄되면서 미분을 발생시키고 있기 때문에 자체적으로 기공을 막아주게 되어 미생물의 부착이 쉽지 않고 이러한 미분으로 인하여 또 다른 수질의 오염원을 제공하게 되는 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 축산 및 산업용 오, 폐수는 물론 각종 하수나 폐수 처리 및 자연환경(삼림, 토양, 초원, 해양 등)에서도 배출되는 VOCs와 악취를 제거하기 위하여 미생물을 용이하게 부착, 성장시킬 수 있도록 광물질을 분쇄하여 성형한 내부 핵의 외부를 글라스파우더로 부착하여 이루어진 세라믹볼을 가열 및 발포한 오, 폐수처리용 다공성 세라믹 담채 및 그 제조방법을 제공하고자 함을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 다양한 크기와 많은 기공을 갖추게 되며 미생물 생장에 필요한 영양분을 담채 내에서 활발하게 제공할 수 있도록 함으로써, 축산 및 산업용 오, 폐수처리용 다공성 광물질의 세라믹 담채 및 그 제조방법을 제공하고자 함을 목적으로 하는 것이다..

또한, 본 발명은 하천이나 연못의 수질오염을 미연에 방지하여 정화시킬 수 있는 여과재로 사용하여 자연친화 환경을 조성할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 간편한 공정으로 고강도, 내수성 및 내열성을 만족시킬 수 있는 경량골재로 사용할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 세라믹 담채 내부로 높은 기공을 형성함으로써 물 빠짐이 나쁜 토양에서도 수목이 활발하게 성장할 수 있도록 통기 및 배수재의 역할을 함과 동시에 각종 식물 등에 영양원으로 공급할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 내부에 볼로 이루어진 핵을 일정한 규격으로 제작 성형하여 외부에 글라스파우더를 부착한 세라믹 볼을 발포함으로써, 일정한 형상을 갖도록 균일한 제품을 생산할 수 있고, 원형의 형상으로 이루어지기 때문에 안전하고, 편리한 시공을 할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거하여 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1에 나타내는 바와 같이, 분쇄된 광물질을 가지고 원형의 볼로 성형한 내부 핵(10)과, 상기 내부 핵(10)의 외부로 글라스파우더를 부착 성형한 세라믹 볼(20)과, 상기 세라믹 볼(20)을 단속로 또는 연속로에서 가열 및 발포하여 다공성이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 세라믹 담채를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 발포된 세라믹 볼(20)에 기공(21)이 형성되도록 표면을 가공한 것을 특징으로 하는 세라믹 담채를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 세라믹 볼(20)의 외주면을 세라믹 코팅(30)한 것을 특징으로 하는 세라믹 담채를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제조공정은 도 3에 나타내는 바와 같이, 광물질을 분쇄기에서 분말로 분쇄하는 공정(S1)과, 상기 분말을 건식 회전기에 넣어 물을 분무하면서 일정한 크기의 내부 핵(10)을 원형으로 성형하는 공정(S2)과, 상기 내부 핵(10)을 자연건조 또는 열풍건조로 건조하는 공정(S3)과, 상기 건조된 내부 핵(10)을 건식 회전기에 넣어 물을 분무하면서 외부로 글라스파우더가 부착하여 세라믹 볼(20)을 성형하는 공정(S4)과, 상기 세라믹 볼(20)을 단속로 또는 연속로에서 가열 및 발포시키는 공정(S5)을 거친 후, 냉각기에서 냉각하는 공정(S6)으로 이루어진 세라믹 담채의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 발포된 세라믹 볼(20)에 기공(21)이 형성되도록 표면을 가공하는 공정(S7)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 담채의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 세라믹볼(20)의 외주면을 세라믹 코팅(30)하는 공정( S8)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세라믹 담채의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 상기 분말을 습식 압출기로 내부의 핵(10)이 성형 되도록 제조하는 것 을 특징으로 하는 세라믹 담채의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 세라믹 볼(20)을 단속로 또는 연속로에서 650℃ 내지 950℃로 5분 내지 30분간 유지하여 발포하는 것을 특징으로 하는 세라믹 담채의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같이 제조되는 본 발명의 제조공정을 도면을 통하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같은 것이다.

본 발명의 도 1에 나타내는 바와 같이, 내부에 형성되는 원형의 볼로 이루어지는 내부 핵(10)의 재료는 광물질로서, 본 발명에서는 제올라이트를 실시 예로 들어 설명하지만, 제올라이트의 광물질로 한정되는 것은 아니고 현장 및 시공여건에 맞는 광물질을 선택하여 내부 핵을 형성하면 된다.

본 발명의 실시 예로 제올라이트를 선택한 이유는 제올라이트가 갖는 특성을 이용하고자 한 것이다. 즉, 제올라이트는 결정구조적으로 각 원자의 결합이 느슨하고, 그 사이를 채우고 있는 수분을 고열로 방출시켜도 골격은 그대로 있기 때문에 다른 미립물질을 흡착할 수는 것으로, 미생물이 잘 흡착되도록 함과 동시에 영양분을 미생물에 공급할 수 있으므로 제올라이트를 선택하게 된 것이다.

이와 같이 선택된 광물질인 제올라이트를 분쇄기에서 미분의 분말로 분쇄하는 공정(S1)을 거친다. 그리고 상기 분쇄된 광물질의 분말을 건식 회전기 및 습식 압출기를 이용하여 일정한 크기로 내부 핵(10)을 성형하게 되는 공정(S2)을 거친다. 상기 내부 핵(10)을 건식 회전기에 의해 성형되는 과정은 건식 회전기에 광물질을 분쇄한 분말을 넣고 물을 조절해가면서 스프레이로 분무시켜 혼합하게 되 면 광물질의 분말이 물과 혼합되어 반죽이 되면서 원형의 볼로 이루어지면서 내부 핵(10)이 성형이 된다.

또한, 습식압출기에 의해서도 상기 내부 핵(10)을 성형할 수 있는 것이다. 즉, 분쇄된 광물질의 분말에 물을 조절해가면서 스프레이로 분무하여 반죽되는 광물질을 습식압출기에 넣어 일정크기로 압출하여 내부 핵(10)이 성형하면 되는 것이다.

상기와 같이 내부 핵(10)이 성형된 후에는 건조공정을 거친다(S3). 건조는 자연건조를 시키거나 열풍건조 등을 이용하여 건조시키면 된다. 상기 건조된 내부 핵(10)의 외주면으로 다시 글라스파우더를 부착하기 위하여 건식 회전기에 내부 핵(10)과 글라스파우더를 넣어 물을 조절해가면서 스프레이로 분무시켜서 건식 회전기를 회전하게 되면 내부 핵(10)의 외주면으로 글라스파우더가 부착되면서 세라믹 볼(20)이 성형되는 공정(S4)을 거치게 된다.

상기 세라믹 볼(20)이 성형된 후에는 세라믹 볼(20)에 내부로 다공성을 좋게 하기 위하여 단속로 또는 연속로에 투입하여 가열시켜서 발포하는 공정(S5)을 거쳐 냉각기로 냉각시키는 공정(S6)을 거치게 된다. 이때 세라믹 볼(10)을 단속로 또는 연속로에 투입하여 가열 발포시까지의 온도는 700℃ 내지 900℃가 적당하고 단속로 또는 연속로의 투입구로 투입되어 배출되기까지의 시간은 5분 내지 30분 정도로 온도를 유지시킨 후 발포하게 되면 도 1에 나타내는 바와 같은, 우수한 품질의 세라믹 담채(50)를 얻게 되는 것이다. 이와 같이 세라믹볼(20)이 발포되면서 세라믹볼(20)의 내부에는 다수의 기공(21)이 형성되게 되는 것이다.

그리고 상기 발포된 세라믹 담채(50)는 그 크기에 있어서 약간에 차이가 있을 수 있기 때문에 동일한 크기대로 분류과정을 거쳐 사이즈별로 분류해 놓으면 수요자가 원하는 사이즈를 선별하여 즉시 출하가 가능하다.

또한, 본 발명은 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 세라믹 볼(20)을 성형한 후에는 성형된 세라믹볼(20)들이 가열 발포시에 서로 부착되는 것을 방지함은 물론 미생물 등의 부착을 원활하게 도와줄 수 있도록 세라믹 볼(20)의 표면인 외주면으로 세라믹 코팅(30)하는 공정(S8)을 더 거친 후, 단속로 또는 연속로에서 가열 및 발포할 수도 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 상기 제조공정을 거치게 되면, 분쇄된 광물질로 이루어진 내부 핵(10)을 형성하게 되고, 또 내부 핵(10)의 외주면으로는 글라스파우더를 부착시켜서 세라믹볼(20)을 형성하여 가열 및 발포시킨 후 건조하게 되면 내부 핵(10)을 구성하는 세라믹 담채(50)를 얻게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 세라믹 담채(50)는 간단한 제조공정을 거쳐 강도가 강한 고강도를 얻게 되고, 또 내수성 및 내열성을 만족시킬 수 있기 때문에 경량골재로 많이 사용하게 된다.

상기 경량골재는 미세공극이 많은 담채로서, 고강도, 경량성, 통기성, 내열성, 단열성 및 흡음성 등이 뛰어나서 각종 건축재료, 인공토양, 토양 개량재, 충진재, 여과재 등에 널리 이용되고 있다.

그뿐만 아니라 조경용으로 빌딩 옥상의 식물 육성용 토양과 배수재로 사용될 수 있으며, 또 광물질로 형성되는 내부 핵(10)은 영양분을 함유하고 있기 때문에 식물의 성장을 촉진시킬 수 있는 것이다. 또한, 기공(21)이 많은 다공질로서 통기성 및 흡수성이 뛰어나 배수재의 역할을 하기 때문에 식물의 뿌리가 썩는 것을 방지할 수 있게 된다.

그리고 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같은 세라믹 담채(50)를, 하천이나 연못의 수질을 정화시키거나 폐수를 정류시킬 수 있는 배수재나 여과재로 사용의 효율을 높이기 위하여는 세라믹 담채(50)에 기공(21)이 형성되도록 발포된 세라믹 볼(10)의 외주면을 연마기로 연마하여 표면에 기공이 노출되도록 표면가공 하는 공정(S7)을 더 거쳐서 미생물의 침투와 부착이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

따라서 상기 세라믹 담채는 내부에 기공이 다수 형성되고, 또 내부 핵에서는 영양분을 다수의 기공에 침투하여 서식하는 미생물에게 공급함으로써 미생물의 탈리를 방지함은 물론 축산 및 산업용 오, 폐수의 처리를 하게 되는 것이다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 세라믹 담채(50)로 연못의 수질을 정화시키기 위한 또 다른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 세라믹 담채(50)는 높은 기공률을 가지기 때문에 생태 연못을 조성하기 위하여 연못의 바닥에 세라믹 담채(50)를 다량으로 수장하게 되면, 세라믹 담채(50)를 구성하는 세라믹 볼(20)의 표면으로 다수 형성된 기공(21)을 통하여 미생물이 침투하여 각종 오염물질을 제거하여 수질을 정화하게 된다.

즉, 수질 내에서 세라믹 담채(50)에 형성된 다수의 기공(21)을 통하여 침투된 미생물은 부착력이 좋고, 또 내부 핵(10)이 수분을 흡수하면서 분해되어 세라믹 볼(20)에 형성된 기공(21)을 통해서 미생물에게로 영양분을 공급하게 되므로 미생물이 성장할 수 있는 최적의 요건을 갖추게 된다. 따라서 미생물이 서식하면서 수질 내의 오염원을 제공하는 유기물이나 질소, 인 등의 섭취하여 수질을 정화시키게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 높은 압축강도와 다공성이 우수한 세라믹 담채를 제조함으로써, 미생물이 부착하면서 양분을 공급할 수 있는 내부 핵을 구성하기 때문에 미생물이 서식할 수 있는 최적의 조건으로 축산 및 산업용 오, 폐수의 처리는 물론 자연환경(삼림, 토양, 초원, 해양 등)에서도 배출되는 VOCs와 악취제거 및 경량골재로서 각종 건축 및 조경용으로 사용할 수 있고, 또 여과재로서 연못 등의 수질정화는 물론 축산 및 산업용 오, 폐수를 처리하는데도 탁월한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

Claims (7)

1. 분쇄된 광물질을 가지고 원형의 볼로 성형한 내부 핵과, 상기 내부 핵의 외부로 글라스파우더를 부착 성형한 세라믹 볼과, 상기 세라믹 볼을 단속로 또는 연속로에서 가열 및 발포하여 다공성이 형성되도록 구성한 것을 특징으로 하는 세라믹 담채.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발포된 세라믹 볼에 다수의 기공이 형성되도록 표면을 가공한 것을 특징으로 하는 세라믹 담채.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 세라믹 볼의 외주면을 세라믹 코팅한 것을 특징으로 하는 세라믹 담채.
4. 광물질을 분쇄기에서 분말로 분쇄하는 공정과, 상기 분말을 건식 회전기에 넣어 물을 분무하면서 일정한 크기의 내부 핵을 원형으로 성형하는 공정과, 상기 내부 핵을 자연건조 또는 열풍건조로 건조하는 공정과, 상기 건조된 내부 핵을 건식 회전기에 넣어 물을 분무하면서 외부로 글라스파우더가 부착하여 세라믹 볼을 성형하는 공정과, 상기 세라믹 볼을 단속로 또는 연속로에서 가열 및 발포시키는 공정을 거친 후, 냉각기에서 냉각하는 공정으로 이루어진 세라믹 담채의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 발포된 세라믹 볼에 다수의 기공이 형성되도록 표면을 가공하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 담채의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서

   상기 세라믹볼의 외주면을 세라믹 코팅하는 공정을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세라믹 담채의 제조방법.
7. 제 4항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 세라믹 볼을 단속로 또는 연속로에서 650℃ 내지 950℃로 5분 내지 30분간 유지하여 발포하는 것을 특징으로 하는 세라믹 담채의 제조방법.

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