KR100919303B1 - 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치 및 방법 - Google Patents
촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치 및 방법Info
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Abstract
본 발명은 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치 및 방법에 관한 것으로, 순환 골재가 투입되는 투입구를 일측에 가지고, 안쪽에 공급수가 담겨지며, 상기 순환 골재가 수납되는 중성화 공간을 가지며, 타측에 순환 골재가 배출되는 배출구를 가지는 수조 몸체, 상기 수조 몸체의 일측에 연결되어 있으며, 상기 중성화 공간에 공급수를 공급시키는 공급수 공급관, 상기 수조 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 투입구를 개폐시키는 투입 몸체, 상기 수조 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 배출구를 개폐시키는 배출 몸체, 상기 수조 몸체에 설치되어 있으며, 상기 중성화 공간에 수납된 상기 순환 골재를 교반시키는 교반 장치, 상기 수조 몸체의 일측에 연결되어 있으며, 상기 중성화 공간에 탄산 가스가 공급되도록 연결되어 있는 가스 공급 장치, 그리고 상기 수조 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 배출구와 연결되어 배출되는 상기 순환 골재를 탈수시키는 탈수 장치를 포함하며, 상기 가스 공급 장치는 상기 탄산 가스를 상기 중성화 공간에 담겨진 상기 공급수에 공급시켜 상기 순환 골재와 중성화 반응을 일으키는 탄산수가 생성될 수 있는 장치 및 이 장치를 이용한 순환 골재의 중성화 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 골재는 콘크리트의 뼈대가 되는 재료로, 견고하고 화학적으로 안정된 것이어야하며 주로 모래와 자갈이 사용된다.
골재는 산출 상태에 따라 천연 골재와 순환 골재로 나뉜다. 천연 골재는 강에서 채취하는 자갈 및 모래 및 산 또는 바다에서 채취하는 자갈 및 모래 등이 사용된다. 산 또는 바다에서 채취하는 자갈 및 모래는 점토 및 염분 등의 불순물이 섞여 있어 씻어서 사용하거나, 화학 물질을 투입시켜 안정화한 상태로 사용된다.
순환 골재는 내구 연한이 지난 콘크리트 구조물을 해체해서 발생된 폐 콘크리트를 파쇄하여 생산된 순환 골재가 사용된다.
여기서, 순환 골재는 건설 폐기물에서 가장 많은 량을 차지하는 폐 콘크리트를 재활용할 수 있는 골재 제작 방법이다. 즉, 건설 시에 시멘트와 함께 사용되었던 골재를 재활용하여 사용하는 것으로 골재 생산 비용이 싸고, 폐기된 자원을 재활용하며, 폐 콘크리트 발생에 따른 환경 오염을 방지하기 위해서 순환 골재의 사용이 권장되고 있다.
순환 골재는 폐 콘크리트를 파쇄 및 선별하여 생산되는 것으로 도로공사용, 성토용, 콘크리트용 골재 등 다양한 용도에 사용이 가능하다. 그러나, 순환 골재에는 시멘트 미분 및 시멘트가 부착되어 있어, 시멘트가 가지는 환경 오염 물질을 그대로 가지고 있음에 따라 품질이 낫다. 즉, 순환골재는 시멘트 미분 및 시멘트가 부착된 천연골재 등의 형태로 구성되어 있어, 흡수율이 매우 높고, 밀도가 낮아 품질이 낮은 골재로 인식되어, 그 사용에 한계가 있으며, 특히 시멘트의 특징인 페하(pH)12∼13의 강 알카리성을 보유하고 있으며, 중금속을 함유하기도 한다.
강 알칼리성으로 중금속을 가지는 시멘트는 재활용 하지 않고 매립할 경우에 토양이 오염되고 강 알칼리 용출수가 발생하여 생태계에 큰 영향을 주어 환경을 심각하게 오염시킨다.
순환 골재는 시멘트 미분과 부착된 시멘트를 제거하기 위해서 여러 번 수세하거나 중화제와 같은 화학약품을 투입하여 강 알칼리를 중성화 하면서도 중금속을 줄이기 위한 기술이 개발되어 있다.
그러나, 종래 기술의 중성화 방법은 중성화되는 비율이 적어 여러 회 반복 작업을 수행함으로써, 생산 비용이 증가되고, 중화제와 같은 화학 약품이 사용하여 순환 골재 생산을 위한 이차 오염이 발생할 가능성이 있다.
따라서, 이차 오염이 발생되지 않은 청정하게 중성화시키면서도 흡수율이 낮고, 밀도가 높으며, 공정 횟수를 줄여 생산비를 절감할 수 있는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수조 내부의 공급수에 탄산 가스를 공급한 탄산수가 담기고, 담겨진 탄산수에 순환 골재가 침지된 상태로 교반에 의해 중성화 반응이 촉진되어 중성화 반응 기간을 단축시켜 생산성이 향상되는 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치는 순환 골재가 투입되는 투입구를 일측에 가지고, 안쪽에 공급수가 담겨지며, 상기 순환 골재가 수납되는 중성화 공간을 가지며, 타측에 순환 골재가 배출되는 배출구를 가지는 수조 몸체, 상기 수조 몸체의 일측에 연결되어 있으며, 상기 중성화 공간에 공급수를 공급시키는 공급수 공급관, 상기 수조 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 투입구를 개폐시키는 투입 몸체, 상기 수조 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 배출구를 개폐시키는 배출 몸체, 상기 수조 몸체에 설치되어 있으며, 상기 중성화 공간에 수납된 상기 순환 골재를 교반시키는 교반 장치, 상기 수조 몸체의 일측에 연결되어 있으며, 상기 중성화 공간에 탄산 가스가 공급되도록 연결되어 있는 가스 공급 장치, 그리고상기 수조 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 배출구와 연결되어 배출되는 상기 순환 골재를 탈수시키는 탈수 장치를 포함하며, 상기 가스 공급 장치는 상기 탄산 가스를 상기 중성화 공간에 담겨진 상기 공급수에 공급시켜 상기 순환 골재와 중성화 반응을 일으키는 탄산수가 생성될 수 있다.
또한, 상기 수조 몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 중성화 공간을 가열시키는 히터를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 가스 공급 장치는 상기 수조 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 탄산 가스가 저장된 가스 공급기, 상기 수조 몸체의 공급수가 담겨지는 측면에 삽입되어 있으며, 상기 중성화 공간과 연통되어 있는 공급 노즐, 상기 가스 공급기와 상기 공급 노즐에 연결되어 있으며, 상기 가스 공급기에 저장된 상기 탄산 가스를 상기 공급 노즐로 공급시키는 가스 공급관, 그리고 상기 가스 공급관의 일측에 연결되어 있으며, 상기 가스 공급관을 통해서 공급되는 가스량이 조절되는 공급 밸브를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 교반 장치는 상기 중성화 공간의 내부에 위치하고 있으며, 상기 순환 골재를 교반시킬 수 있는 교반체, 및 상기 수조 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 교반체를 회전시키도록 연결되어 있는 교반 모터를 포함할 수 있으며, 상기 교반체는 상기 교반 모터의 작동에 의해 회전되어 상기 중성화 공간에 투입된 상기 순환 골재를 교반시킬 수 있다.
더불어, 상기 교반체의 바깥 둘레에 배치되어 있으며, 적어도 하나 이상 돌출되어 있는 스크류날을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 교반 장치는 상기 수조 몸체의 내부 중앙에 위치하고 있으며, 안쪽으로 이송 공간을 가지는 교반관, 상기 이송 공간의 내부에 위치하고 있으며, 상기 이송 공간을 통해서 상기 순환 골재를 상기 중성화 공간에 내부에서 움직이도록 이송시키는 교반 스크류, 그리고 상기 수조 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 교반 스크류를 회전시키도록 연결되어 있는 교반 모터를 포함할 수 있으며, 상기 교반 스크류는 상기 교반 모터의 작동으로 회전되어 상기 중성화 공간에 투입된 상기 순환 골재가 교반되면서 상기 교반관을 통하여 이송시켜 상기 중성화 공간의 내부에 위치한 상기 순환 골재가 순환될 수 있다.
그리고, 상기 탈수 장치는 상기 배출구와 연결되어 있으며, 중성화된 상기 순환 골재가 투입되는 탈수 투입구를 일측에 가지고, 내부에탈수 공간을 가지며, 타측에 탈수된 순환 골재가 배출되는 탈수 배출구를 가지는 탈수 몸체, 상기 탈수 공간의 내부에 위치하고 있으며, 상기 투입구로부터 상기 배출구를 향해서 투입된 상기 순환 골재가 움직이도록 경사져 있고, 상기 순환 골재에 분사된 상기 탄산수가 탈수되는 탈수망, 그리고 상기 탈수 몸체와상기 탄산 수조를 연결하고 있으며, 상기 탈수망을 통해서 탈수된 탄산수를 상기 탄산 수조로 회수되는 탄산수 회수관을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 탈수 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 상기 탈수 배출구에 연결되어 있고, 저장된 상기 순환 골재가 배출되는 골재 배출구를 가지는 배출 저장고를 더 구비할 수 있으며, 상기 배출 저장고는 탈수를 마친 상기 순환 골재가 상기 탈수 배출구로부터 투입되어 저장되고, 상기 골재 배출구로 배출될 수 있다.
더불어, 상기 탈수 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 상기 탄산수 회수관에 연결되어 상기 탄산수 내부에 슬러지를 제거시키는 슬러지 제거 장치를 더 구비할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치는 순환 골재가 안쪽에 수납되고, 공급수가 담겨지는 중성화 공간을 가지며, 일측에 순환 골재가 투입되는 투입구를 가지며, 타측에 순환 골재가 배출되는 배출구를 가지는 수조 몸체, 상기 투입구 방향으로 위치하고 있으며, 상기 투입구와 떨어져 있어 상기 수조 몸체의 회전 시에 회전 간섭이 최소화 되면서 상기 투입구를 통해서 공급수를 공급시키는 공급수 공급관, 상기 수조 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 투입구를 개폐시키는 투입 몸체, 상기 수조 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 배출구를 개폐시키는 배출 몸체, 상기 수조 몸체의 중앙에 배치되어 있으며, 상기 수조 몸체와 함께 회전되도록 고정되어 있는 챔버 회전축, 상기 수조 몸체의 양측에 배치되어 있으며, 중앙에 상기 챔버 회전축이 회전 지지되는 베어링이 설치되어 있는 고정 프레임, 상기 고정 프레임의 양측면에 설치되어 있으며, 상기 고정 프레임이 지지되는 지지프레임, 상기 지지 프레임의 일측에 설치되어 있으며, 상기 챔버 회전축을 회전시키도록 연결되어 있는 회전 모터, 상기 수조 몸체의 일측에 연결되어 있으며, 상기 중성화 공간 내부에 탄산 가스를 공급시키는 가스 공급 장치, 그리고 상기 수조 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 배출구와 연결되어 배출되는 상기 순환 골재를 탈수시키는 탈수 장치를 포함하며, 상기 가스 공급 장치는 상기 탄산 가스를 상기 중성화 공간에 담겨진 상기 공급수에 공급시켜 상기 순환 골재와 중성화 반응을 일으키는 탄산수가 생성될 수 있다.
그리고, 상기 수조 몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 중성화 공간을 가열시키는 히터를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 수조 몸체의 안쪽 둘레 면에서 상기 중성화 공간의 중앙 방향으로 돌출되어 있는 적어도 하나의 걸림 날개를 더 구비할 수 있으며, 상기 걸림 날개는 상기 수조 몸체의 회전 시에 상기 순환 골재가 걸리도록 설치될 수 있다.
더불어, 상기 가스 공급 장치는 상기 수조 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 상기 탄산 가스가 저장된 가스 공급기, 상기 수조 몸체의 내부에 위치하고 있으며, 상기 고정 프레임에 연접되어 있는 공급 노즐, 상기 고정 프레임의 일측에 삽입되어 있으며, 상기 공급 노즐과 상기 가스 공급기를 연결시키는 가스 공급관, 그리고 상기 가스 공급관의 일측에 연결되어 있으며, 상기 가스 공급관을 통해서 공급되는 상기 탄산 가스의 공급량이 조절되는 공급 밸브를 포함할 수 있으며, 상기 가스 공급관은 상기 수조 몸체가 정지된 상태에서 상기 공급 노즐에 연결되어 상기 수조 몸체의 내부로 상기 탄산 가스를 공급시킬 수 있다.
또한, 상기 탈수 장치는 상기 배출구와 연결되어 있으며, 중성화된 상기 순환 골재가 투입되는 탈수 투입구를 일측에 가지고, 내부에탈수 공간을 가지며, 타측에 탈수된 순환 골재가 배출되는 탈수 배출구를 가지는 탈수 몸체, 상기 탈수 공간의 내부에 위치하고 있으며, 상기 투입구로부터 상기 배출구를 향해서 투입된 상기 순환 골재가 움직이도록 경사져 있고, 상기 순환 골재에 분사된 상기 탄산수가 탈수되는 탈수망, 그리고 상기 탈수 몸체와 상기 탄산 수조를 연결하고 있으며, 상기 탈수망을 통해서 탈수된 탄산수를 상기 탄산 수조로 회수되는 탄산수 회수관을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 탈수 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 상기 탈수 배출구에 연결되어 있고, 타측에 저장된 상기 순환 골재가 배출되는 골재 배출구를 가지는 배출 저장고를 더 구비할 수 있으며, 상기 배출 저장고는 탈수를 마친 상기 순환 골재가 상기 탈수 배출구로부터 투입되어 저장되고, 상기 골재 배출구로 배출될 수 있다.
아울러, 상기 탈수 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 상기 탄산수 회수관에 연결되어 상기 탄산수 내부에 슬러지를 제거시키는 슬러지 제거 장치를 더 구비할 수 있다.
더불어, 본 발명의 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법은 수조 몸체의 내부에 공급수가 공급되는 단계, 상기 공급수가 공급된 상기 수조 몸체의 투입구를 통해서 순환 골재를 투입하는 단계, 상기 순환 골재가 투입된 후에 상기 투입구를 폐쇄하고, 상기 공급수에 담긴 순환 골재에 탄산 가스를 공급하여 상기 탄산 가스가 상기 공급수에 녹아 들어 탄산수를 생성하는 단계, 상기 탄산수에 담겨진 상기 순환 골재를 교반하면서 상기 탄산수에 포함된 이산화탄소와 반응하여 중성화 하는 단계, 중성화된 상기 순환 골재의 상기 탄산수를 제거하도록 탈수하는 탈수 단계, 그리고 탈수된 상기 순환 골재가 배출되어 중성화를 마치는 단계를 포함한다.
또한, 상기 중성화 하는 단계에서 상기 수조 몸체에는 히터가 구비되어 있으며, 상기 히터의 가동으로 상기 순환 골재의 중성화가 촉진되는 온도로 가열시키고, 그 가열 온도를 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 수조의 내부에 담겨진 공급수에 탄산 가스가 공급되어 탄산수가 생성되고, 탄산수에 순환 골재를 침지한 상태로 교반시킴으로써, 탄산 가스 내의 이산화 탄소와 순환 골재의 중성화 반응이 신속하게 진행되도록 촉진됨에 따라 생산성이 향상되는 장점이 있다.
또한, 순환 골재와 중성화 반응을 일으키는 탄산수에는 다량의 이산화 탄소가 포함되어 있고, 이산화 탄소는 중성화 반응을 통하여 탄산 칼슘 형태로 순환 골재에 저장됨으로써, 이산화 탄소의 활용도를 향상시키고, 이산화 탄소가 탄산 칼슘에 저장되는 형태로 사용되어 온난화 현상을 일으키는 이산화 탄소를 저감시켜 환경 오염이 개선되는 이점이 있다.
그리고, 순환 골재의 수산화 칼슘이 이산화 탄소가 반응하여 중성 물질인 탄산 칼슘과 물이 생성됨으로써, 강알칼리성의 순환 골재를 중성화 하면서도 공해 물질이 생성되지 않는 장점이 있다.
아울러, 순환 골재에 중성화되도록 분사되는 탄산수는 순환 골재와 접촉되면서 이온화되고, 이온화된 각 원소들이 서로 결합되면서 중성화 됨으로써, 중성화 시간이 단축되는 이점이 있다.
더불어, 순환 골재는 탄산수가 접촉되면서 수분이 모세관 현상에 의해 공극에 침투되고, 수산화 칼슘이 부피가 큰 탄산 칼슘으로 중성화 반응에 의해 변환됨에 따라 공극이 충진되어 골재의 밀도가 증대되고, 공극의 충진으로 외부 수분이 흡수되지 않아 흡수율이 떨어지는 장점이 있다.
더불어, 순환 골재가 투입되어 중성화 하는 챔버의 내부에는 중성화가 촉진되는 최적의 온도로 가열하여 유지하는 가열 장치가 설치되어 있음에 따라 중성화를 촉진 시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치의 사용 상태를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치를 나타내는 사시도.
도 4는 도 3의 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치의 사용 상태를 나타내는 개략도.
도 5은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치를 나타내는 사시도.
도 6은 도 5의 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치의 사용 상태를 나타내는 정면 개략도.
도 7은 도 5의 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치의 사용 상태를 나타내는 측면 개략도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법을 나타내는 공정도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 중성화 장치 110 : 챔버 수조
111 : 수조 몸체 112 : 중성화 공간
113 : 투입구 114 : 배출구
115 : 공급수 공급관 116 : 투입 몸체
117 : 배출 몸체 118 : 히터
119 : 걸림 날개 120 : 교반 장치
121 : 교반체 122 : 스크류날
123 : 교반 모터 124 : 교반관
125 : 이송 공간 126 : 교반 스크류
130 : 챔버 회전부 131 : 챔버 회전축
132 : 고정 프레임 133 : 베어링
134 : 지지 프레임 135 : 회전 모터
136 : 통공 140 : 가스 공급 장치
141 : 가스 공급기 142 : 가스 공급관
143 : 공급 노즐 144 : 공급 밸브
150 : 탈수 장치 151 : 탈수 몸체
152 : 탈수 투입구 153 : 탈수 공간
154 : 탈수 배출구 155 : 탈수망
156 : 탄산수 회수관 157 : 배출 저장고
158 : 골재 배출구 159 : 슬러지 제거 장치
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치는 도 1 및 도 2를 참고하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치의 사용 상태를 나타내는 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치(100)는 챔버 수조(110), 교반 장치(120), 가스 공급 장치(140), 그리고 탈수 장치(150)를 포함한다.
챔버 수조(110)는 순환 골재(1)가 중성화 되는 수조 몸체(111), 투입 몸체(114), 공급수 공급관(115), 배출 몸체(117), 그리고 히터(118)가 포함된다. 수조 몸체(111)는 내부에 공급수가 담길 수 있는 중성화 공간(112)을 가지고 있다. 수조 몸체(111)의 일측에는 중성화 공간(112)과 관통되어 있으며, 순환 골재(1)가 투입되는 투입구(113)가 형성되어 있다. 순환 골재(1)는 투입구(113)로 투입되어 공급수가 담겨 있는 중성화 공간(112)에 수납된다. 수조 몸체(111)의 타측에는 중성화 공간(112)과 관통되어 있으며, 순환 골재(1)가 배출되는 배출구(116)가 형성되어 있다. 수조 몸체(111)는 순환 골재(1)가 투입구(113)로 투입되어 중성화 공간(112)에 수납된다. 수납된 순환 골재(1)는 중성화 공간(112)에서 중성화 된다. 중성화 된 후에 순환 골재(1)는 배출구(116)를 통해서 수조 몸체(111)에서 배출된다.
여기서, 본 명세서에서의 챔버 수조(110)는 직사각형 형태로 수평 방향으로 순환 골재(1)가 공급 및 배출될 수 있는 형태를 가지고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 즉, 챔버 수조(110)는 순환 골재(1)가 투입 및 배출될 수 있고, 내부에공간을 가지는 있다면 통상의 모든 형태가 포함된다. 따라서, 챔버 수조(110)는 원통형, 정사면체 등의 형상이 적용될 수 있으며, 수직, 수평, 경사 방향으로 순환 골재(1)가 공급 및 배출될 수 있는 형태가 사용될 수 있다.
투입 몸체(114)는 투입구(113)의 일측에 배치되어 있으며, 투입구(113)를 개폐시킬 수 있다. 투입 몸체(114)는 순환 골재(1)의 투입 시에 투입구(113)를 개방시킨다. 개방된 투입구(113)로 순환 골재(1)가 투입된다. 순환 골재(1)의 투입을 마친 투입구(113)는 투입 몸체(114)로 폐쇄된다.
여기서, 본 명세서에서의 투입 몸체(114)는 투입구(113)를 막을 수 있는 판 형태로 형성되어 있다. 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 즉, 투입 몸체(114)는 투입구(113)를 개폐시킬 수 있는 통상의 모든 수단이 포함된다. 따라서, 투입 몸체(114)는 개폐 밸브, 개폐 뚜껑, 그리고 개폐 커버 등의 투입구(113)를 개폐시키는 통상의 수단이 모두 포함될 수 있다.
공급수 공급관(115)은 수조 몸체(111)의 상부에 연결되어 있으며, 중성화 공간(112)에 공급수를 공급시킨다. 중성화 공간(112)에 담겨지는 공급수는 공급수 공급관(115)을 통해서 중성화 공간(112)에 공급된다. 중성화 공간(112)에 담겨진 공급수는 가스 공급 장치(140)에서 공급되는 탄산 가스와 혼합되어 탄산수가 된다. 또한, 공급수에는 투입구(113)로 투입된 순환 골재(1)가 침지된 상태로 중성화 반응이 일어난다. 순환 골재(1)는 탄산수에 침지되면 상호 이온화된 물질이 결합되는 중성화 반응을 촉진시킨다.
배출 몸체(117)는 배출구(116)의 일측에 배치되어 있으며, 배출구(116)를 개폐시킬 수 있다. 배출 몸체(117)는 순환 골재(1)의 투입과 중성화 공정 시에 폐쇄된다. 배출 몸체(117)는 순환 골재(1) 투입 시에 배출구(116)를 폐쇄시켜 투입된 순환 골재(1)가 배출구(116)를 통해서 배출되는 것이 방지된다. 순환 골재(1)의 중성화 공정을 마친 후에 순환 골재(1)가 배출되도록 배출 몸체(117)가 작동되어 배출구(116)를 개방시킨다. 개방된 배출구(116)를 통해서중성화 과정을 마친 순환 골재(1)가 배출된다.
여기서, 본 명세서에서의 배출 몸체(117)는 배출구(116)를 막을 수 있는 판 형태로 형성되어 있다. 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 즉, 배출 몸체(117)는 배출구(116)를 개폐시킬 수 있는 통상의 모든 수단이 포함된다. 따라서, 배출 몸체(117)는 개폐 밸브, 개폐 뚜껑, 그리고 개폐 커버 등이 사용될 수 있다.
히터(118)는 수조 몸체(111)의 내부에 설치되어 있다. 히터(118)는 중성화 공간(112)의 내부에 위치하고 있으며, 중성화 공간(112)의 내부를 가열시킨다. 히터(118)는 수조 몸체(111)의 내부를 중성화에 적합한 온도가 되도록 가열시킨다. 또한, 히터(118)는 중성화 과정에서 적합한 온도가 유지될 수 있도록 가동된다. 따라서, 수조 몸체(111)의 내부에 설치된 히터(118)는 순환 골재(1)의 중성화 과정에서 최적의 온도를 유지시켜 중성화가 촉진될 수 있도록 한다.
교반 장치(120)는 수조 몸체(111)의 내부에 투입된 순환 골재(1)를 교반시키는 교반체(121) 및 교반 모터(123)를 포함한다. 교반체(121)는 수조 몸체(111)의 내부에 위치하고 있으며, 공급수에 담겨져 있다. 교반체(121)는 공급수에 담겨져 침지되는 순환 골재(1)의 수납 위치에 설치되어 있다. 공급수는 교반체(121)의 회전에 의해 공급되는 탄산 가스와 혼합되어 탄산수가 생성되는 속도를 향상시키고, 중성화 과정에서는 순환 골재(1)가 교반체(121)에 의해 교반되어 중성화 반응을 촉진시킨다. 교반체(121)의 바깥 둘레에는 적어도 하나 이상의 스크류날(122)이 형성될 수 있다. 스크류날(122)은 교반되는 순환 골재(1)에 접촉하여 교반 효율을 증대시킨다.
여기서, 본 명세서에서 교반체(121)는 선택적으로 스크류날(122)을 사용하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 교반체(121)는 순환 골재를 교반시킬 수 있는 통상의 모든 교반 수단이 포함될 수 있다. 따라서, 교반체(121)는 스크류, 타격봉, 그리고 프로펠러 형태의 교반 수단 등이 사용될 수 있다.
교반 모터(123)는 수조 몸체(111)의 일측에 설치되어 있으며, 교반체(121)과 연결되어 있다. 교반 모터(123)가 작동시키면 수조 몸체(111)의 내부에 위치한 교반체(121)를 회전시킨다. 교반체(121)가 회전되면 탄산수에 침지되어 있는 순환 골재(1)가 교반된다. 순환 골재(1)가 중성화 공간(112)에 수납되어 폐쇄된 상태에서 교반 모터(123)가 작동되어 교반체(121)가 회전된다. 공급수에 잠겨있는 교반체(121)는 회전에 의해 공급된 탄산 가스가 공급수에 혼합된다. 또한, 교반체(121)는 회전에 의해 탄산수에 침지된 순환 골재(1)를 교반시켜 중성화 반응을 촉진시킨다.
가스 공급 장치(140)는 탄산 가스가 저장된 가스 공급기(141), 공급 노즐(143), 가스 공급관(142), 그리고 공급 밸브(144)를 포함한다. 가스 공급기(141)는 수조 몸체(111)의 일측에 위치하고 있으며, 내부에 탄산 가스를 저장하고 있다. 가스 공급기(141)는 내부에 저장된 탄산 가스를 챔버 몸체(111)로 공급시킨다.
여기서, 가스 공급기(141)는 탄산 가스를 저장하는 장치와 탄산 가스를 발생시키는 장치가 모두 포함될 수 있다. 즉, 가스 공급기(141)는 통상에 탄산 가스를 공급시킬 수 있는 모든 장치가 포함된다.
공급 노즐(143)은 수조 몸체(111)의 하부에 연통되어 있으며, 가스 공급기(141)와 연결되어 있다. 가스 공급기(141)에 저장된 탄산 가스는 연결된 공급 노즐(143)에 공급된다. 공급 노즐(143)을 통해 공급된 탄산 가스는 수조 몸체(111)에 담겨진 공급수에 혼합된다. 혼합된 탄산 가스와 공급수는 탄산수가 된다. 탄산수에는이산화 탄소가 포함되어 있어 순환 골재(1)와 중성화 반응을 일으킨다. 탄산 가스와 공급수는 교반 장치(120)로 교반되면서 혼합효율이 좋아진다.
가스 공급관(142)은 가스 공급기(141)와 공급 노즐(143)을 연결하고 있다. 가스 공급관(142)은 가스 공급기(141)에 저장된 탄산 가스가 가스 공급관(142)을 통해서 공급 노즐(143)로 공급된다. 가스 공급관(142)은 수조 몸체(111)에 탄산 가스를 공급시키는 통로가 된다.
공급 밸브(144)는 가스 공급관(142)의 일측에 연결되어 있다. 공급 밸브(144)는 가스 공급관(142)으로 공급되는 탄산 가스의 공급량이 조절된다.
탈수 장치(150)는 수조 몸체(111)와 연결되어 중성화된 순환 골재(1)가 탈수되는 탈수 몸체(151), 탈수망(155), 그리고 탄산수 회수관(156)을 포함한다. 탈수 몸체(151)는 내부에 중성화된 순환 골재(1)에 남아있는 탄산수를 탈수시키는 탈수 공간(153)을 가진다. 탈수 몸체(151)의 일측 상부에는 배출구(116)와 연결되어 중성화된 순환 골재(1)가 투입되는 탈수 투입구(152)가 형성되어 있다. 탈수 몸체(151)의 타측 하부에는 탈수된 순환 골재(1)가 배출되는 탈수 배출구(154)가 형성되어 있다. 탈수 몸체(151)는 중성화 공간(112)에서 탄산수와 반응하면서 중성화된 순환 골재(1)가 탈수 투입구(152)로 투입된다. 투입된 순환 골재(1)는 탈수 공간(153)의 내부에서 탄산수가 탈수된다. 탈수된 순환 골재(1)는 탈수 배출구(154)를 통해서 배출된다.
탈수망(155)은 탈수 몸체(151)의 내부에 설치되어 있다. 탈수망(155)은 순환 골재(1)가 통과하면서 탄산수가 배수되도록 망형태로 형성되어 있다. 탈수망(155)은 탈수 투입구(152)에서 투입된 순환 골재(1)의 탄산수를 하부로 배수시키면서 탈수 배출구(154)로 배출된다. 즉, 탈수망(155)은 일측 상부에 형성된 탈수 투입구(152)에서 타측 하부에 형성된 탈수 배출구(154)로 순환 골재(1)를 이동시키기 위해서 경사지게 설치되어 있다. 따라서, 탈수 투입구(152)로 투입된 순환 골재(1)는 경사진 탈수망(155)을 통과하면서 탄산수가 하부로 탈수되고, 탈수된 순환 골재(1)는 탈수 배출구(154)로 배출된다.
탄산수 회수관(156)은 탈수 몸체(151)의 하부와 수조 몸체(111)의 상부를 연결하고 있다. 탄산수 회수관(156)은 탈수 몸체(151)의 하부에 연결되어 탈수망(155)에서 탈수되는 탄산수가 수조 몸체(111)로 회수된다.
탈수 장치(150)의 일측에는 골재 배출구(158)를 가지는 배출 저장고(157)가 더 구비될 수 있다. 배출 저장고(157)는 일측이 탈수 배출구(154)와 연결되어 있으며, 타측에 골재 배출구(158)를 가지고 있다. 탈수 장치(150)에서 탈수된 순환 골재(1)가 저장될 수 있도록 배출 저장고(157)가 설치될 수 있다. 배출 저장고(157)는 순환 골재(1)를 일시적으로 저장하는 것으로, 당업자가 선택적으로 사용이 가능함에 따라 생략될 수 있다.
그리고, 탈수 장치(150)의 타측에 위치하고 있으며, 탄산수 회수관(156)에 연결된 슬러지 제거 장치(159)를 더 구비할 수 있다. 슬러지 제거 장치(159)는 순환 골재(1)의 탈수 시에 탄산수의 내부에 함유되어 있는 슬러지를 제거시킨다. 슬러지 제거 장치(159)는 중성화 반응을 마치고 탄산수 내부에 남아있는 슬러지를 제거하도록 한다. 슬러지 제거 장치(159)는 슬러지가 제거될 수 있는 통상의 모든 장치가 포함될 수 있음에 따라 상세한 설명을 생략한다. 또한, 슬러지제거 장치(159)는 당업자가 선택적으로 사용할 수 있는 것으로 생략될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치(100)는 도 3 및 도 4를 참고하여 살펴본다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치의 사용 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치(100)는 챔버 수조(110), 교반 장치(120), 가스 공급 장치(140), 그리고 탈수 장치(150)를 포함한다. 여기서, 챔버 수조(110), 가스 공급 장치(140), 탈수 장치(150)와 교반 장치(120)의 일부 구성은도 1 및 도 2에 나타낸 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치(100)와 실질적으로 동일함으로써, 그 설명을 생략하도록 한다.
교반 장치(120)는 수조 몸체(111)의 내부에 설치되어 있는 교반관(124), 교반 스크류(126), 그리고 교반 모터(123)를 포함한다. 교반관(124)은 수조 몸체(111)의 내부에 설치되어 있으며, 내부에 이송 공간(125)을 가진다. 교반관(124)은 중성화 공간(112)을 가로질러 설치되어 있으며, 양측이 수조 몸체(111)와 떨어져 있다. 즉, 교반관(124)은 양측에 떨어진 간격으로 순환 골재(1)가 투입 및 배출 될 수 있다. 교반관(124)은 떨어진 일측에 순환 골재(1)가 유입되고, 떨어진 타측으로 순환 골재(1)가 배출됨으로써, 중성화 공간(112)의 내부에 순환 골재(1)가 순환될 수 있도록 한다.
교반 스크류(126)는 이송 공간(125)의 내부에 설치되어 있다. 교반 스크류(126)는 이송 공간(125)의 내부에서 회전된다. 교반 스크류(126)는 일측으로 유입되는 순환 골재(1)를 이송 공간(125)을 통해서 타측으로 이송시킨다. 교반 스크류(126)의 작동에 의해 중성화 공간(112)의 내부에 투입된 순환 골재(1)가 순환되면서 교반시킨다. 또한, 교반 스크류(126)는 이송 공간(125)의 내부에 이송되는 순환 골재(1)를 파쇄시킬 수 있다.
교반 모터(123)는 수조 몸체(111)의 일측에 설치되어 있으며, 교반 스크류(126)와 연결되어 있다. 교반 모터(123)는 이송 공간(125)에 위치한 교반 스크류(126)를 회전시킨다. 교반 모터(123)는 작동의 의해 교반 스크류(126)를 회전시켜 순환 골재(1)를 중성화 공간(112)의 내부에서 교반시킨다.
그리고, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치는 도 5 및 도 6을 참고하여 살펴본다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치의 사용 상태를 나타내는 개략도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치(100)는 챔버 수조(110), 챔버 회전부(130), 가스 공급 장치(140), 그리고 탈수 장치(150)를 포함한다. 여기서, 탈수 장치(150), 챔버 수조(110)와 가스 공급 장치(140)의 일부 구성은 도 1 및 도 2에 나타낸 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치(100)와 실질적으로 동일함으로써, 그 설명을 생략하도록 한다.
수조 몸체(111)의 투입구(113) 방향을 향하고 있으며, 투입구(113)와 떨어져 있는 공급수 공급관(115)이 설치되어 있다. 공급수 공급관(115)은 수조 몸체(111)의 내부에 공급수를 공급시킨다. 공급수 공급관(115)은 투입구(113)로 투입되는 순환 골재(1)가 침지되도록 공급수를 공급시킨다. 공급수 공급관(115)은 투입구(113)와 떨어져 있어 챔버 수조(110)의 회전 시에 간섭이 최소화 되도록 한다. 챔버 수조(110)에는 순환 골재(1)가 침지되도록 공급수가 공급되고, 공급 후에 투입구(113)를 투입 몸체(116)로 폐쇄시킨다.
수조 몸체(111)의 내부에는 걸림 날개(118)가 더 구비될 수 있다. 걸림 날개(118)는 수조 몸체(111)의 내부에 설치되어 있으며, 중성화 공간(112)의 중앙을 향해서 적어도 하나 이상으로 돌출되어 있다. 걸림 날개(118)는 수조 몸체(111)의 안쪽 둘레에서 중앙 방향으로 돌출되어 있다. 걸림 날개(118)는 중성화 공간(112)에 투입된 순환 골재(1)에 접촉된다.
챔버 회전부(130)는 수조 몸체(111)의 중앙에 고정되어 있는 챔버 회전축(131), 고정 프레임(132), 지지 프레임(134), 그리고 회전 모터(135)를 포함한다. 챔버 회전축(131)은 수조 몸체(111)의 중앙에 삽입되어 있으며, 수조 몸체(111)에 고정되어 있다. 챔버 회전축(131)은 수조 몸체(111)의 중앙을 관통하여 양측으로 돌출되어 있다. 챔버 회전축(131)은 수조 몸체(111)와 함께 회전될수 있도록 고정되어 있다.
고정 프레임(132)은 챔버 회전축(131)의 양측에 삽입되어 있다. 고정 프레임(132)과 챔버 회전축(131) 사이에는 베어링(133)이 설치되어 있다. 베어링(133)은 회전되는 챔버 회전축(131)이 지지되어 있으며, 챔버 회전축(131)을 지지하면서도 고정 프레임(132)이 고정 상태가유지되도록 설치되어 있다.
지지 프레임(134)은 고정 프레임(132)의 양측면에 고정되어 있으며, 지면에 안착될 수 있도록 지지하고 있다. 지지 프레임(134)은 고정 프레임(132)의 양측 바깥면에 설치되어 있으며, 챔버 회전축(131)이 고정되는 통공(136)을 가지고 있다. 지지 프레임(134)은 챔버 수조(110)와 챔버 수조(110)에 고정된 챔버 회전축(131), 그리고 고정 프레임(132)이 지지되어 있다.
회전 모터(135)는 지지 프레임(134)의 일측에 배치되어 있으며, 챔버 회전축(131)과 연결되어 있다. 회전 모터(135)가 작동되면 연결된 챔버 회전축(131)을 회전시킨다. 챔버 회전축(131)이 회전되면 고정된 수조 몸체(111)가 함께 회전된다. 수조 몸체(111)가 회전되면 중성화 공간(112)의 내부에 투입된 순환 골재(1)가 교반되면서 회전시킨다. 중성화 공간(112)에는 적어도 하나 이상의 걸림 날개(118)가 돌출되어 있음에 따라 수조 몸체(111)가 회전되면서 걸림 날개(118)가 순환 골재(1)가 걸려서 교반 효율이 증대된다.
공급 노즐(143)은 중성화 공간(112)의 내부에 위치하고 있으며, 고정 프레임(132)의 연접된 위치에 설치되어 있다. 탄산수 공급관(144)은 고정 프레임(132)의 내부에 삽입되어 있으며, 수조 몸체(111)가 정지된 상태에서 일측이 공급 노즐(143)에 연결된다. 탄산수 공급관(144)의 타측은 탄산 수조(141)에 연결되어 있다. 탄산 수조(141)에서 공급되는 탄산수는 수조 몸체(111)가 정지된 상태에서 연결된 공급 노즐(143)을 통해서 중성화 공간(112)의 내부에 위치한 순환 골재(1)에 분사된다. 탄산수가 분사된 순환 골재(1)는 회전되는 수조 몸체(111)의 내부에서 교반되면서 중성화 반응이 일어난다. 중성화 반응이 끝나면 수조 몸체(111)의 회전을 중지시키고, 배출 몸체(117)를 개방시켜 배출구(116)를 통해서 중성화 과정을 마친 순환 골재(1)가 배출된다. 배출된 순환 골재(1)는 탈수 장치(150)를 거쳐서 탈수 후에 중성화된 순환 골재(1)의 중성화 공정이 완료된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법은 도 7을 참고하여 살펴본다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법을 나타내는 공정도이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법은 공급수 공급 단계(S1), 순환 골재 투입 단계(S2), 탄산수 생성 단계(S3), 중성화 단계(S4), 탈수 단계(S5), 그리고 중성화 완료 단계(S6)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법은 설명의 편의를 위해서 도 1 및 도 2에 나타낸 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치(100)를 사용하여 중성화 하는 방법이 개시된다.
먼저, 상기 공급수 공급 단계(S1)는 수조 몸체(111)의 내부에 공급수를 공급하는 단계이다. 공급수 공급관(115)을 통해서 공급수를 수조 몸체(111)의 중성화 공간(112)에 공급한다. 공급수는 중성화 공간(112)의 내부에 설치된 수위 센서(162)에 의해 공급되는 수위가 감지된다. 공급수는 중성화 작업이 수행되는 기 설정된 수위가 되면 공급을 중단하여 공급수의 공급을 마친다.
상기 순환 골재 투입 단계(S2)는 공급수가 공급된 수조 몸체(111)의 내부에 순환 골재(1)를 투입하는 단계이다. 폐 건물이나 폐 콘크리트에 파쇄 시 수거되는 순환 골재(1)는 내부에 중금속과 시멘트가 포함되어 있다. 시멘트의 주성분은 이산화규소(SiO2)와 산화 칼슘(CaO)으로 이루어져 있다. 콘크리트 구조물은 시멘트를 물과 골재가 함께 혼합되어 시공된다. 시멘트의 성분 중에 산화 칼슘(CaO)은 물(H2O)과 함께 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 된다. 수산화 칼슘(Ca(OH)2)은 pH가 12∼13의 강 알칼리성 물질로써, 순환 골재(1)의 재 활용하기 위해서 도로 기층용, 노상용 복토용 등에 사용되도록 토양에 매몰시키게 되면 생물이 생장할 수 없도록 토양을 강 알칼리화 하여 환경을 오염시킨다. 특히, 순환 골재(1)의 내부에는 중금속 성분이 포함되어 있다. 따라서, 순환 골재(1)는 토양을 오염시키는 강 알칼리성의 수산화 칼슘과 중금속이 내포되어 있다.
상술한 바와 같이, 강알칼리성의 수산화칼슘과 중금속이 포함된 순환 골재(1)는 공급수가 기 설정된 수위로 담겨져 있는 수조 몸체(111)의 개방된 투입구(113)로 투입된다. 투입구(113)로 투입된 순환 골재(1)는 공급수에 담겨진 상태로 수조 몸체(111)에 수납된다. 중성화 공간(112)의 내부에 공급된 공급수의 수위에 따라 순환 골재(1)의 투입되는 량이 결정되고, 순환 골재(1)의 투입을 마치면 투입 몸체(116)로 투입구(113)를 폐쇄한다.
상기 탄산수 생성 단계(S3)는 공급수에 탄산 가스를 공급하여 물(H2O)과 탄산 가스(CO2)를 혼합하여 탄산수(H2CO3)를 생성하는 단계이다. 수조 몸체(111)에 공급수와 공급수에 담겨지는 순환 골재(1)를 투입한 상태로 가스 공급 장치(140)로 탄산 가스를 수조 몸체(111)에 공급한다. 가스 공급기(141)에 저장된 탄산 가스는 가스 공급관(142)을 통해서 공급 노즐(143)로 공급된다. 공급된 탄산 가스는 공급수에 녹아 들어 탄산수가 된다.
상기 중성화 단계(S4)는 순환 골재(1)가 생성된 탄산수의 이산화 탄소 성분과 중성화 반응을 일으키고, 순환 골재(1)를 교반 장치(120)로 교반시키면서 탄산수와 순환 골재(1)의 접촉이 활성화 되어 촉진된 중성화가 일어나는 단계이다. 중성화 공간(112)에 위치한 순환 골재(1)에 탄산수에 침지되고, 탄산수의 이산화 탄소와 순환 골재(1)는 수산화 칼슘이 반응한다. 수산화 칼슘은 탄산수의 수분에 반응하여 외부로 용출된다. 상술된 용출에 의해 수산화 칼슘(Ca(OH)2)은 칼슘 이온(Ca2+)과 수산화 이온(2OH-)으로 분해되고, 탄산수(H2CO3)는 수소 이온(2H+)과 탄산 이온(CO3 2-)으로 분해되는 화학식 1은 아래와 같다.
H2CO3 → 2H++ CO3 2-
이렇게, 용출로 인해 분해된 각 이온들이 상호 결합에 의해 하기의 화학식 2와 같이 탄산 칼슘(CaCO3)과 물(H2O)이 된다.
탄산 칼슘(calcium carbonate)은 칼슘의 탄산염으로 대리석, 방해석, 선석(霰石), 석회석, 백악, 빙주석(氷洲石), 조개껍질, 달걀껍질, 산호 등으로서 산출된다. 시멘트의 주원료, 산화칼슘의 원료, 제철, 건축재료 등의 각종 중화제(中和劑)로 사용된다. 즉, 탄산 칼슘은 중화제로 사용될 정도로 중성화 된 물질임으로써, 강 알칼리의 수산화 칼슘이 수분에 의한 용출로 분해되어 탄산 칼슘이 되면서 pH가 낮아진다.
즉, 강 알카리성으로 pH가 12~13로 생물의 생존이 어려운 공해 물질인 수산화 칼슘은 중성화 과정을 통해서 생물의 생존에 영향을 주지 않는 pH 7.5~10 인 중성 물질인 탄산 칼슘으로 변환되어 중성화된다.
이때, 중성화 과정에서 수분과 접촉된 수산화 칼슘은 순환 골재(1)의 표면으로 용출되면서 이온화되고, 탄산수도 이온화 되어 이온화된 이산화 탄소와 수산화 칼슘이 상호 반응에 의해 중성화됨에 따라 중성화 과정이 촉진된다.
또한, 순환 골재(1)는 수산화 칼슘이 용출되면서 탄산수가 순환 골재(1)의 공극에 모세관 형상에 의하여 침투되고, 공극 내의 표면에 수분이 흡수되어 중성화 반응이 일어난다.
수산화칼슘(Ca(OH)2)는 분자량이 33, 비중이 2.24로 부피비가 33이다. 이와 비교하여 탄산 칼슘(CaCO3)는 분자량이 100, 비중이 2.71로 부피비가 36.9이다. 따라서, 수산화 칼슘이 중성화에 따라 탄산 칼슘으로 변환되면 부피가 약 12% 팽창한다.
순환 골재(1)에 공극 내의 표면에 침투되는 탄산수는 수산화 칼슘과 반응하면서 공극의 내부에서 탄산 칼슘으로 중성화 되면서 부피가 팽창된다. 팽창된 탄산 칼슘은 내부에서 굳어 지면서 공극을 충진한다. 중성화 되면서 공극에 탄산 칼슘이 충진된 순환 골재(1)는 밀도가 증대되고, 수분이 흡수되는 흡수율이 저하된다. 따라서, 순환 골재(1)는 중성화 과정을 거쳐서 pH가 낮아지고, 흡수율이 저하되면서 밀도가 증대되어 골재의 품질이 향상된다.
아울러, 순환 골재(1)의 내부에 포함되어 있는 중금속은 공극이 막힘에 따라 외부로 유출되지 않아 중금속이 외부로 유출되는 것도 방지된다.
또한, 탄산수가 분사된 순환 골재(1)의 내부에 위치한 스크류날(122)이 바깥 둘레에 형성된 교반체(121)가 회전되도록 교반 모터(123)를 작동시킨다. 교반 모터(123)가 작동되면 교반체(121)가 회전되면서 순환 골재(1)를 교반시킨다. 순환 골재(1)가 교반되면서 탄산수와 접촉되는 면이 증대되고, 순환 골재(1)의 전체 면이 탄산수가 침투되어 중성화 반응이 촉진된다. 그리고, 교반 장치(120)는 순환 골재(1)를 교반시킴과 동시에 순환 골재(1)가 상호 충돌되면서 파쇄될 수 있다.
상기 교반 장치(120)는 본 명세서의 제1 실시예를 적용하고 있다. 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 순환 골재(1)를 교반할 수 있는 모든 장치가 포함될 수 있다. 따라서, 순환 골재(1)를 중성화 하기 위해 교반되는 장치가 변형 및 개량된 형태를 가지고 있어도 본 명세서의 권리 범위에 속하는 것은 당업자에게 자명하다.
그리고, 중성화 단계(S4)에서는 수조 몸체(111)의 내부에 설치되어 있는 히터(118)를 작동하여 중성화가 촉진될 수 있는 온도로 가열시킬 수 있다. 가열된 수조 몸체는 중성화 반응이 촉진될 수 있는 온도가 되도록 가열되고, 가열 후에는 최적의 중성화되는 온도가 유지되도록 지속적으로 히터를 가동시킨다. 따라서, 중성화가 촉진될 수 있는 온도를 히터로 유지시킴에 따라 중성화의 촉진효율을 향상시킨다.
상기 탈수 단계(S5)는 중성화된 순환 골재가 탈수 장치(150)를 거쳐서 탈수하는 단계이다. 순환 골재(1)는 중성화를 마친 후에 탈수 몸체(151)의 일측에 투입된다. 투입된 순환 골재(1)는 탈수망(155)을 거쳐서 탈수된다. 탈수망(155)에서 탈수된 탄산수는 탄산수 회수관(156)을 통해서 수조 몸체(111)로 회수된다. 탄산수 회수관(156)에는 슬러지 제거 장치(159)가 설치될 수 있다. 슬러지 제거 장치(159)는 회수되는 탄산수에 내부에 남아있는 불순물인 슬러지를 제거한 상태로 수조 몸체(111)로 회수되도록 한다.
상기 중성화 완료 단계(S6)는 탈수된 순환 골재(1)가 탈수 장치(150)에서 배출되어 중성화 공정을 완성하는 단계이다. 중성화된 순환 골재(1)는 탈수 장치 내부에서 탈수되고, 탈수 후에 탈수 배출구(154)를 통해서 배출되어 중성화 과정을 마친다. 이때, 탈수 장치(150)의 일측으로 배출 저장고(157)가 설치되어 탈수 후에 저장될 수 있다. 중성화를 마친 순환 골재(1)는 pH는 7.5~10의 중성화된 골재가 된다. 또한, 투입되는 순환 골재(1)의 수산화 칼슘이 부피가 큰 탄산 칼슘으로 중성화 되면서 밀도가 높아지고, 흡수율이 저하되어 골재의 품질이 향상된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법은 도 1 및 도 2에 나타낸 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치를 사용하여 중성화 하는 방법이 개시되어 있다. 이는 설명의 편의를 위한 것이다. 즉, 제1 내지 제3의 실시예에 따른 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치가 사용될 수 있다. 또한, 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법에 적용되는 통상의 장치가 모두 사용될 수 있다. 따라서, 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 방법에 따라서 하나의 장치를 사용하거나, 여러 장치를 복합적으로 결합하여도 동일한 목적을 달성하기 위한 동일한 작용효과를 가지고 있으면 본 명세서의 권리 범위에 속하는 것은 당업자에게 자명하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (18)
- 순환 골재가 투입되는 투입구를 일측에 가지고, 안쪽에 공급수가 담겨지며, 상기 순환 골재가 수납되는 중성화 공간을 가지며, 타측에 순환 골재가 배출되는 배출구를 가지는 수조 몸체,상기 수조 몸체의 일측에 연결되어 있으며, 상기 중성화 공간에 공급수를 공급시키는 공급수 공급관,상기 수조 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 투입구를 개폐시키는 투입 몸체,상기 수조 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 배출구를 개폐시키는 배출 몸체,상기 수조 몸체에 설치되어 있으며, 상기 중성화 공간에 수납된 상기 순환 골재를 교반시키는 교반 장치,상기 수조 몸체의 일측에 연결되어 있으며, 상기 중성화 공간에 탄산 가스가 공급되도록 연결되어 있는 가스 공급 장치, 그리고상기 수조 몸체의 타측에 배치되어 있으며, 상기 배출구와 연결되어 배출되는 상기 순환 골재를 탈수시키는 탈수 장치를 포함하며,상기 가스 공급 장치는 상기 탄산 가스를 상기 중성화 공간에 담겨진 상기 공급수에 공급시켜 상기 순환 골재와 중성화 반응을 일으키는 탄산수가 생성될 수 있고,상기 교반 장치는,상기 수조 몸체의 내부 중앙에 위치하고 있으며, 안쪽으로 이송 공간을 가지는 교반관,상기 이송 공간의 내부에 위치하고 있으며, 상기 이송 공간을 통해서 상기 순환 골재를 상기 중성화 공간에 내부에서 움직이도록 이송시키는 교반 스크류, 그리고상기 수조 몸체의 일측에 배치되어 있으며, 상기 교반 스크류를 회전시키도록 연결되어 있는 교반 모터를 포함하며,상기 교반 스크류는 상기 교반 모터의 작동으로 회전되어 상기 중성화 공간에 투입된 상기 순환 골재가 교반되면서 상기 교반관을 통하여 이송시켜 상기 중성화 공간의 내부에 위치한 상기 순환 골재가 순환될 수 있는촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치.
- 제1항에 있어서,상기 수조 몸체의 내부에 배치되어 있으며, 상기 중성화 공간을 가열시키는 히터를 더 포함하는 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치.
- 제1항에 있어서,상기 가스 공급 장치는상기 수조 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 탄산 가스가 저장된 가스 공급기,상기 수조 몸체의 공급수가 담겨지는 측면에 삽입되어 있으며, 상기 중성화 공간과 연통되어 있는 공급 노즐,상기 가스 공급기와 상기 공급 노즐에 연결되어 있으며, 상기 가스 공급기에 저장된 상기 탄산 가스를 상기 공급 노즐로 공급시키는 가스 공급관, 그리고상기 가스 공급관의 일측에 연결되어 있으며, 상기 가스 공급관을 통해서 공급되는 가스량이 조절되는 공급 밸브을 포함하는 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치.
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- 제1항에 있어서,상기 탈수 장치는상기 배출구와 연결되어 있으며, 중성화된 상기 순환 골재가 투입되는 탈수 투입구를 일측에 가지고, 내부에 탈수 공간을 가지며, 타측에 탈수된 순환 골재가 배출되는 탈수 배출구를 가지는 탈수 몸체,상기 탈수 공간의 내부에 위치하고 있으며, 상기 투입구로부터 상기 배출구를 향해서 투입된 상기 순환 골재가 움직이도록 경사져 있고, 상기 순환 골재에 분사된 상기 탄산수가 탈수되는 탈수망,그리고상기 탈수 몸체와 상기 탄산 수조를 연결하고 있으며, 상기 탈수망을 통해서 탈수된 탄산수를 상기 탄산 수조로 회수되는 탄산수 회수관을 포함하는 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치.
- 제7항에 있어서,상기 탈수 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 상기 탈수 배출구에 연결되어 있고, 저장된 상기 순환 골재가 배출되는 골재 배출구를 가지는 배출 저장고를 더 구비하며,상기 배출 저장고는 탈수를 마친 상기 순환 골재가 상기 탈수 배출구로부터 투입되어 저장되고, 상기 골재 배출구로 배출될 수 있는촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치.
- 제7항에 있어서,상기 탈수 몸체의 일측에 위치하고 있으며, 상기 탄산수 회수관에 연결되어 상기 탄산수 내부에 슬러지를 제거시키는 슬러지 제거 장치를 더 구비하는 촉진 중성화 반응을 이용한 순환 골재의 중성화 장치.
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