KR100897735B1

KR100897735B1 - 알루미늄 폐슬러지를 이용한 연탄 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100897735B1
Application number: KR1020070033174A
Authority: KR
Inventors: 장은지
Original assignee: 장은지
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2009-05-14
Also published as: KR20080090096A

Abstract

본 발명은 알루미늄을 용융하는 작업에서 부산물로 얻게 되는 알루미늄 폐드로스를 이용하여 연탄을 제조하는 방법에 관한 것으로, 일반적인 연탄에 비하여 저렴한 가격이면서도 좀 더 화력이 향상되는 등 유용한 장점을 갖는 연탄을 제공토록 한 것이다.

그 요지를 살펴보면, 무연탄 분말에 폐슬러지를 혼합하되, 혼합하는 비율로는 무연탄 55중량% 내지 65중량%로, 폐슬러지는 45중량% 내지 35중량%로 하고,

또한 상기 무연탄과 폐슬러지를 혼합하는 과정에서 황토 또는 일반 흙인 점결제를 상기 무연탄과 폐슬러지가 혼합된 중량의 10중량% 내지 20중량%를 혼합하여 주며, 성형과 건조를 통하여 제조를 완료하는 것을 특징으로 한다.

연탄, 무연탄, 알루미늄, 폐드로스, 폐슬러지, 혼합, 점결제

Description

알루미늄 폐슬러지를 이용한 연탄 및 그 제조방법{Briquet and the manufacture method that use aluminum waste dross}

본 발명은 알루미늄을 용융하는 작업에서 부산물로 얻게 되는 알루미늄 폐드로스(aluminum waste dross; 이하 '폐슬러지'라 함)를 이용하여 연탄을 제조하는 방법에 관한 것으로, 일반적인 연탄에 비하여 저렴한 가격이면서도 좀 더 화력이 향상되는 등 유용한 장점을 갖는 연탄을 제공토록 한 것이다.

주지된 바와 같이 일반적인 연탄은 무연탄에 코크스나 목탄가루 등의 탄화물과 당밀, 전분, 펄프폐액, 석회 등의 점결제(粘結劑)를 혼합하여 반죽 성형하여 제조된다.

이러한 연탄은 1970년대까지 우리나라의 난방 및 취사용 화력의 대부분을 차지할 정도로 많이 이용되었다가 현재는 가스와 석유로 대부분이 대체되었지만, 근래에 들어서는 유가의 인상으로 인하여 다시 사용량이 증가하는 등 서민들의 사랑을 받고 있는 연료의 한가지 종류이다.

이러한 종래의 일반적인 연탄은 그 가격도 상당히 인상된 상태로서 서민들의 생활과 직결되는 필수품이라는 면을 감안하여 더욱 가격을 인하하여야 한다는 필요 성이 있고 열량 또한 더욱 강화하여야 한다는 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

또한, 일반적인 연탄은 점화가 잘 이루어지지 않는 문제점이 있어 최초 점화에 실패하는 경우도 많고 시간이 많이 소요되며, 연소과정에서 발생하는 일산화탄소에 의한 중독 역시 해결하여야 할 중요한 과제의 하나인 것이다.

본 발명은 상기한 문제점과 필요성을 감안하여 안출한 것으로서, 압출성형이나 재활용을 위하여 알루미늄을 용융하는 과정에서 생성되어 폐기하던 폐슬러지를 이용하여 연탄을 제조하는 방법을 제공함으로써 일반적인 연탄에 비하여 저렴하게 생산이 가능하면서도 화력이 강하고 점화도 잘 이루어지는 연탄을 제공토록 함을 목적으로 하는 발명이다.

본 발명이 과제를 해결하기 위해 주목하는 재료인 알루미늄 용해 시 발생하는 폐슬러지(폐드로스)에 대하여 살펴본다.

알루미늄 금속 또는 스크랩을 용해시키면 용해된 알루미늄 용탕 표면에 산화물층이 형성되는데, 이것을 알루미늄 드로스(dross)라고 하며, 드로스 중의 잔류 알루미늄을 회수하고 난 것을 폐드로스(waste dross)라고 한다.

그러나 이와 같이 알루미늄 드로스에서 알루미늄을 회수하는 공정을 거치더라도 폐드로스에는 알루미늄 성분이 상당히 남아 있게 되며, 기타 미량의 철(Fe), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 티탄(Ti) 등의 성분을 포함하게 된다.

국내에서는 연간 약 6만 톤의 드로스가 발생되는 것으로 추정되는데, 국내 대부분의 알루미늄 재생업체에서는 발생된 드로스를 도가니로에서 1차 또는 2차로 재용해하여 드로스 중의 잔류 알루미늄을 회수하고 폐드로스의 양을 줄이는데 중점을 두고 있다.

이러한 폐드로스는 일반폐기물로 취급되어 매립 처리하는 것이 일반적이었는데, 환경보전과 매립 비용의 상승으로 인하여 폐드로스의 감량화 및 재활용을 위한 대책 마련은 알루미늄 용해업체의 시급한 현안 중 하나였던 것이다.

본 발명은 알루미늄을 용해할 때 발생하는 폐슬러지를 혼합하여 연탄을 제조하는 것을 특징으로 하는바, 이하 바람직한 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

연탄의 기본 재료인 무연탄 분말을 준비하는데, 필요에 따라 코크스나 목탄가루 등의 탄화물이 혼합될 수도 있다.

여기에 상기 알루미늄 폐슬러지를 혼합하는데, 획득한 폐슬러지를 분쇄한 후 입자의 크기가 지나치게 큰 것을 제거하여 일정한 범위 내의 크기가 되도록 선별된 것을 사용한다.

혼합하는 비율로는 무연탄 50중량% 내지 70중량%로 하고, 폐슬러지는 50중량% 내지 30중량%로 함이 적당하며, 좀 더 바람직한 비율로는 무연탄 55중량% 내지 65중량%로 하고, 폐슬러지는 45중량% 내지 35중량%이다.

상기 비율은 반복적인 실험을 통하여 얻어지는 연구 결과인데, 상기에서 폐슬러지의 혼합비율이 50중량%를 초과하면, 열량은 향상되지만 무연탄의 비율이 저조하여 연소시간이 크게 단축되어 연탄으로 사용할 수 없는 단점이 있고, 30중량% 미만이 되면 연소시간은 유지되지만 열량의 증가가 미미한 단점이 있어 실효성이 없게 된다.

따라서 상기와 같이 폐슬러지의 혼합비율이 35 내지 45중량%일 경우에 일반적인 연탄과 유사한 연소시간이 유지되면서 화력도 15% 이상 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 상기 무연탄과 폐슬러지를 혼합하는 과정에서 점결제를 혼합하여 주어야 하는데, 황토나 일반 흙 등의 점결제를 상기 무연탄과 폐슬러지가 혼합된 중량의 10중량% 내지 20중량%를 혼합하여 준다.

이는 일반적인 연탄을 만들 때 점결제가 혼합되는 비율보다 조금 많은 비율인데, 이는 폐슬러지가 점결성이 거의 없으므로 이를 보완하기 위한 것이다.

상기 무연탄과 폐슬러지 및 점결제를 혼합시에 미량의 물을 사용하여 혼합하여 줌으로써 성형을 용이하게 한다.

이와 같이 무연탄과 폐슬러지 및 점결제를 혼합하여 공지된 방법으로 연탄을 성형하고 건조하여 제조를 완료한다.

실시 예

무연탄 분말 1,800그램을 준비하고 여기에 분쇄 후 선별된 1,200그램 및 황토흙 500그램을 미량의 물을 섞어 혼합하여 주고, 일반적인 연탄의 형상과 같이 성형하고 건조하여 본 발명의 연탄을 완성하였다.

따라서 3500그램이 되면서 무연탄 60중량%에 폐슬러지가 40중량% 혼합된 무연탄을 제조할 수 있게 되었다.

이러한 방법에 의해 제조되는 본 발명의 연탄에 의하면 무연탄의 연소에 의해 폐슬러지에 포함된 알루미늄 성분도 반응을 일으켜 연소하면서 강한 열을 발산하게 되는 것이다.

알루미늄은 일반적으로 700℃ 정도에서 액체 상태의 알루미늄이 되고 이때 알루미늄을 만들 때 들어갔던 에너지가 다시 방출되면서 열이 나오는 것인데, 무연탄의 연소에 의한 상당히 높은 온도가 가해지면 매우 빠르게 연소가 되어 산화 알루미늄으로 되는 것으로, 2Al +3O₂ =>2Al₂O₃ 의 반응이 일어나게 되는 것이며, 이때 무연탄만을 연소하는 것보다 더 강한 열량의 열이 발생하게 되는 것이다.

따라서 무연탄의 연소와 함께 알루미늄의 연소가 이루어지면서 무연탄만으로 된 일반 연탄에 비하여 강한 열량을 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 알루미늄 성분이 포함된 됨에 의해 최초 점화시 좀 더 낮은 온도에서 연탄의 점화가 가능하게 되므로 점화에 편리성이 증대되는 것이고, 무연탄의 혼합비율이 낮아지므로 일산화탄소의 발생량도 매우 적어지므로 일산화탄소에 의한 중독사고를 줄일 수도 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면 종래 대부분이 폐기되던 슬러지(알루미늄 폐드로스)를 연탄의 제조에 사용할 수 있음에 의해 자원의 낭비를 막고 환경을 보호할 수 있던 이중적인 효과를 갖는 것이며, 저렴한 비용으로 연탄을 제조할 수 있어서 연탄의 가격을 인하할 수 있게 되는 효과가 있다.

특히 연탄의 열량을 향상시키는 효과에 의해서도 난방비를 절감할 수 있게 되는 것이고, 또한 연탄의 점화도 편리해지는 장점과 일산화탄소 중독사고 발생도 줄이게 되는 장점 등 여러모로 뛰어난 효과를 얻게 되는 유용한 발명이라 할 수 있다.

Claims

연탄의 기본 재료인 무연탄 분말을 준비하고, 여기에 폐슬러지를 혼합하되, 폐슬러지는 알루미늄 재생과정에서 발생하는 드로스에서 잔류 알루미늄을 회수하고 폐기되는 폐드로스를 분쇄한 후 일정한 범위 내의 크기가 되도록 선별된 것을 사용하며,

혼합하는 비율로는 무연탄 55중량% 내지 65중량%로, 폐슬러지는 45중량% 내지 35중량%로 하고,

또한 상기 무연탄과 폐슬러지를 혼합하는 과정에서 황토 또는 일반 흙인 점결제를 상기 무연탄과 폐슬러지가 혼합된 중량의 10중량% 내지 20중량%를 혼합하여 주며,

공지된 방법으로 연탄을 성형하고 건조하여 제조를 완료하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 폐슬러지를 이용한 연탄 제조방법.
무연탄 55중량% 내지 65중량%, 알루미늄 재생과정에서 발생하는 드로스에서 잔류 알루미늄을 회수하고 폐기되는 폐드로스를 분쇄한 후 일정한 범위 내의 크기가 되도록 선별된 폐슬러지는 45중량% 내지 35중량%가 혼합되고, 또한 상기 혼합된 중량의 10중량% 내지 20중량%의 점결제가 혼합되어 연탄의 형상을 갖도록 성형된 알루미늄 폐슬러지를 이용한 연탄.