KR101094863B1 - 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법에 관한 것으로서, 특히 각각의 탱크에 저장된 석탄회와 고화제 및 물을 배합기에 투입하여 배합하는 배합 공정과; 배합된 배합물을 주입기에 공급한 후 상기 주입기를 통해 형틀에 주입하는 주입 공정과; 상기 형틀에 주입된 배합물을 양생시키거나 소결로에서 고온으로 소결시키는 고형화 공정; 및 상기 형틀에서 양생 또는 소결된 고형물을 배출기를 이용하여 배출하는 배출 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 석탄회의 경량 특성을 활용하여 비교적 큰 강도조건을 요구하지 않는 보도, 자전거 도로, 주차장 등에 사용할 수 있는 벽돌이나 보도블록 형태의 고형물을 제작하여 시공함으로써 중량이 가벼워 운송 및 시공에 유리하고, 모래 등의 골재를 대체하여 석탄회를 사용하므로 경제성을 달성할 수 있으며, 매립된 석탄회와 매립처분하기 위한 석탄회를 재활용함으로써 환경 보호 및 녹색 성장을 이룰 수 있다.

Description

석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SOLID USING FLY ASHES AS AGGREGATE}
본 발명은 고형물 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 석탄회의 경량 특성을 활용하여 비교적 큰 강도조건을 요구하지 않는 보도, 자전거 도로, 주차장 등에 사용할 수 있는 벽돌이나 보도블록 형태의 고형물을 제작하도록 하는 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법에 관한 것이다.
화력발전소의 연소과정에서 발생하는 석탄회는 플라이 애쉬(Fly Ash)와, 버텀 애쉬(Bottom Ash)가 주요 성분을 이루며, 전체 석탄회 중 집진설비에 의해 포집된 플라이 애쉬는 약 60~80% 정도이고, 나머지 20~40%가 소각로 내부에서 채취되는 버텀 애쉬이다. 발생된 플라이 애쉬는 각 화력발전소의 재활용률에 따라 차이는 있으나 약 60%~90% 가량이 시멘트 원료, 콘크리트 혼화제 등으로 재활용되고 있다. 재활용되고 남은 플라이 애쉬와 버텀 애쉬는 회처리장에 투기되어 폐기되고 있으며, 이러한 매립석탄회의 구성은 플라이 애쉬와 버텀 애쉬가 약 2:8 ~ 5:5로 구성되어 있다. 이처럼 석탄회를 매립처분하기 위해서는 용지매입, 회처리장의 건설, 부지보상 등 매우 큰 사회적 비용손실이 발생하므로 가급적 매립량을 최소화하고, 기 매립된 석탄회를 재활용할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
석탄회 중 버텀 애쉬는 대부분 1.0~10mm의 입경범위를 가지며 건조밀도는 약 590kg/㎥이고 비중은 1.9~2.4 정도이다. 버텀 애쉬는 신더애쉬(Cinder Ash)와 EP애쉬로 구분되는데 신더 애쉬는 입경범위 0.1~10mm 정도이며 건조밀도는 720kg/㎥정도이고, EP 애쉬는 대부분 0.1mm 이하의 입경에 건조밀도는 930kg/㎥ 정도이다. 즉, 일반토사의 건조밀도가 1600~1800kg/㎥인 점을 감안하면 석탄회는 초경량 재료로 활용될 수 있다는 점을 알 수 있다.
이러한 석탄회를 이용하여 고형물을 제조하는 기술로서는 국내특허출원 제2004-0009848호(무연탄 석탄회 고함량 고가도 소성벽돌 및 그 제조방법)와, 제2006-0006911호(무연탄 매립 석탄회 함유 소성벽돌 및 그의 제조방법), 제2003-0031727호(고상 폐기물을 이용한 저온 소결 다공성 경량 점토 벽돌 및 그 제조방법), 제2004-0067480호(석탄폐석을 포함하는 점토벽돌 및 상기 점토벽돌의 제조방법), 제2002-0004913호(콘크리트 배합골재 대체재로서의 버텀애쉬를 사용한 콘크리트 조성물), 국내실용신안등록출원 제2006-0008601호(5. 버텀애쉬를 이용한 콘크리트 투수보도용 판 및 블록)와 같이 다수 출원되었으나, 이들은 석탄회 이외에 모래와 자갈같은 골재를 혼합하여 고강도를 이루는 것을 특징으로 한다.
따라서, 보도, 자전거 도로, 주차장 등에 사용되는 고강도를 요구하지 않고, 초경량의 벽돌이나 보도블록 형태의 고형물을 석탄회만으로 제작하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 석탄회의 경량 특성을 활용하여 비교적 큰 강도조건을 요구하지 않는 보도, 자전거 도로, 주차장 등에 사용할 수 있는 벽돌이나 보도블록 형태의 고형물을 제작하여 시공함으로써 중량이 가벼워 운송 및 시공에 유리하고, 모래 등의 골재를 대체하여 석탄회를 사용하므로 경제성을 달성할 수 있으며, 매립된 석탄회와 매립처분하기 위한 석탄회를 재활용함으로써 환경 보호 및 녹색 성장을 이룰 수 있도록 하는 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
각각의 탱크에 저장된 석탄회와 고화제 및 물을 배합기에 투입하여 배합하는 배합 공정과; 배합된 배합물을 주입기에 공급한 후 상기 주입기를 통해 형틀에 주입하는 주입 공정과; 상기 형틀에 주입된 배합물을 양생시키거나 소결로에서 고온으로 소결시키는 고형화 공정; 및 상기 형틀에서 양생 또는 소결된 고형물을 배출기를 이용하여 배출하는 배출 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 고화제는 상기 고형물의 휨강도가 50~500㎏/㎠으로 유지하도록 상기 석탄회 1ℓ당 50~500㎖/ℓ가 첨가된다.
여기에서 또한, 상기 물은 상기 고형물의 휨강도가 50~500㎏/㎠으로 유지하도록 상기 석탄회 1ℓ당 40~400㎖/ℓ가 첨가된다.
여기에서 또, 상기 석탄회는 화력발전소 회처리장에 투기되어 있는 매립석탄회를 별도의 분리선별과정을 거치지 않고 직접 이용한다.
여기에서 또, 상기 석탄회는 화력발전소 회처리장에 투기되어 준설된 매립석탄회를 입경분리기에 투과시켜 플라이 애쉬 및 버텀 애쉬를 분리하고, 플라이 애쉬 10~90 중량%와, 버텀 애쉬 90~10 중량%로 혼합한다.
여기에서 또, 상기 석탄회는 화력발전소 소각로에서 직접 발생하는 플라이 애쉬 및 버텀 애쉬를 각각 집진기에서 포집한 후, 플라이 애쉬 10~90 중량%와, 버텀 애쉬 90~10 중량%로 혼합한다.
여기에서 또, 상기 배합물을 양생시켜 고형화시키거나 소결로에서 가열하여 고형화시킨다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법에 따르면, 석탄회의 경량 특성을 활용하여 비교적 큰 강도조건을 요구하지 않는 보도, 자전거 도로, 주차장 등에 사용할 수 있는 벽돌이나 보도블록 형태의 고형물을 제작하여 시공함으로써 중량이 가벼워 운송 및 시공에 유리하고, 모래 등의 골재를 대체하여 석탄회를 사용하므로 경제성을 달성할 수 있으며, 매립된 석탄회와 매립처분하기 위한 석탄회를 재활용함으로써 환경 보호 및 녹색 성장을 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 석탄회를 골재로 사용하는 저강도 초경량 고형물 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
이하, 본 발명에 따른 석탄회를 골재로 사용하는 저강도 초경량 고형물 제조장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 석탄회를 골재로 사용하는 저강도 초경량 고형물 제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 석탄회를 골재로 사용하는 저강도 초경량 고형물 제조장치(1)는, 탱크(10)와, 배합기(20)와, 주입기(30)와, 소결로(40)와, 배출기(50)로 구성된다.
먼저, 각각의 탱크(10)는 석탄회와 고화제 및 물이 각각 저장된다. 여기에서, 석탄회는 화력발전소 회처리장에 투기되어 있는 매립석탄회를 별도의 분리선별과정을 거치지 않고 직접 이용하거나 화력발전소 회처리장에 투기되어 준설된 매립석탄회를 입경분리기(60)에 투과시켜 플라이 애쉬 및 버텀 애쉬를 분리하고, 플라이 애쉬 10~90 중량%와, 버텀 애쉬 90~10 중량%로 혼합하거나 화력발전소 소각로에서 직접 발생하는 플라이 애쉬 및 버텀 애쉬를 각각 집진기(70)에서 포집한 후, 플라이 애쉬 10~90 중량%와, 버텀 애쉬 90~10 중량%로 혼합한다. 이때, 입경분리기(60)는 이질 입경이 혼합된 매립석탄회를 수중 낙하시킨 후 분리 침강 특성을 이용하여 입경별로 선별하고, 집진기(70)는 통상의 구조로서 플라이 애쉬 및 버텀 애쉬를 각각 집진한다. 또한, 고화제로는 시멘트, 액상 수지 등이 적용되는 것이 바람직하다.
그리고, 배합기(20)는 석탄회와 고화제 및 물을 배합 용량에 따라 배합한다. 여기에서, 고화제는 고형물의 휨강도가 50~500㎏/㎠으로 유지하도록 석탄회 1ℓ당 50~500㎖/ℓ가 첨가되고, 물은 고형물의 휨강도가 50~500㎏/㎠으로 유지하도록 석탄회 1ℓ당 40~400㎖/ℓ가 첨가되는 것이 바람직하다. 즉, 석탄회의 플라이 애쉬와, 버텀 애쉬의 함량에 따라 고화제 및 물의 용량을 달리하여 혼합하는 데, 고형물의 휨강도가 50~500㎏/㎠으로 유지되도록 혼합한다.
또한, 주입기(30)는 배합기(20)에서 배합된 배합물을 형틀(미도시)에 주입한다. 이때, 주입기(30)와 배합기(20) 사이에는 컨베이어 벨트 또는 파이프와 같은 이송 수단(미도시)이 설치되는 것이 바람직하다.
또, 소결로(40)는 형틀에 주입된 배합물을 가열시켜 고형화시킨다. 이때, 형틀에 주입된 배합물을 소결하지 않고, 양생을 통해 고형화시킬 수도 있다.
한편, 배출기(50)는 형틀에서 양생 또는 가열에 의해 제작된 고형물을 배출시킨다. 이때, 배출기(50)는 통상의 푸셔(pusher)가 적용된다.
이하, 본 발명에 따른 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2를 참조하면, 각각의 탱크(10)에 저장된 석탄회와 고화제 및 물을 배합기(20)에 배합 용량에 따라 투입하여 배합한다(S100).
그리고, 배합된 배합물을 주입기(30)에 공급한 후 주입기(30)를 통해 형틀에 주입한다(S110).
그런 다음, 형틀에 주입된 배합물을 양생시키거나 소결로(40)에서 소결시킨다(S120).
고형화가 완료되면, 형틀에서 양생 또는 가열되어 제작된 고형물을 배출기(50)를 이용하여 배출한다(S130).
상기와 같이 제조된 탄화물은 일반적인 골재를 동일 부피로 사용하였을 때보다 그 무게가 10~30% 작게 제작되기 때문에 운송과 시공이 용이하게 되고, 비교적 큰 강도조건을 요구하지 않는 보도, 자전거 도로, 주차장 등에 사용할 수 있는 벽돌이나 보도블록에 적용할 수 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 탱크 20 : 배합기
30 : 주입기 40 : 소결로
50 : 배출기 60 : 입경분리기
70 : 집진기

Claims (7)

  1. 각각의 탱크에 저장된 석탄회와 고화제 및 물을 배합기에 투입하여 배합하되, 상기 고화제가 상기 석탄회 1ℓ당 50~500㎖/ℓ가 첨가되는 배합 공정과;
    배합된 배합물을 주입기에 공급한 후 상기 주입기를 통해 형틀에 주입하는 주입 공정과;
    상기 형틀에 주입된 배합물을 양생시켜 고형화시키거나 소결로에서 가열하여 고형화시키는 고형화 공정; 및
    상기 형틀에서 고형화되어 휨강도가 50~500㎏/㎠인 고형물을 배출기를 이용하여 배출하는 배출 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 물은,
    상기 고형물의 휨강도가 50~500㎏/㎠으로 유지하도록 상기 석탄회 1ℓ당 40~400㎖/ℓ가 첨가되는 것을 특징으로 하는 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 석탄회는,
    화력발전소 회처리장에 투기되어 있는 매립석탄회를 별도의 분리선별과정을 거치지 않고 직접 이용하는 것을 특징으로 하는 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 석탄회는,
    화력발전소 회처리장에 투기되어 준설된 매립석탄회를 입경분리기에 투과시켜 플라이 애쉬 및 버텀 애쉬를 분리하고, 플라이 애쉬 10~90 중량%와, 버텀 애쉬 90~10 중량%로 혼합한 것을 특징으로 하는 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 석탄회는,
    화력발전소 소각로에서 직접 발생하는 플라이 애쉬 및 버텀 애쉬를 각각 집진기에서 포집한 후, 플라이 애쉬 10~90 중량%와, 버텀 애쉬 90~10 중량%로 혼합한 것을 특징으로 하는 석탄회를 골재로 사용하는 고형물 제조방법.
  7. 삭제
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