KR101102607B1 - Manufacturing method of the soda-lime glass by using refused coal ore - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리의 제조방법에 관한 것으로서, 석탄폐석, 소다회, 탄산칼슘, 황산마그네슘, 규사, 파유리를 포함하는 혼합물을 일정비로 배합하는 단계; 배합된 혼합물을 용융하는 단계; 용융된 혼합물을 성형하는 단계; 및 성형된 혼합물을 서냉하는 단계; 를 포함하는 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 석탄폐석을 이용하여 건축용 유리타일 및 발표유리 패널과 같은 유리 2차 응용제품을 제조할 수 있고, 탄광에서 석탄 채취시 발생되어 버려지는 석탄폐석을 이용하여 유리를 제조함으로써, 폐자원을 활용하고 환경 보호를 할 수 있다. The present invention relates to a method for producing soda-lime-based glass using coal waste-rock, comprising: mixing a mixture containing coal waste-rock, soda ash, calcium carbonate, magnesium sulfate, silica sand, and cullet in a predetermined ratio; Melting the blended mixture; Shaping the molten mixture; And slow cooling the shaped mixture; It provides a soda-lime-based glass manufacturing method using coal waste-rock containing.
According to the present invention, it is possible to manufacture glass secondary applications such as building glass tiles and announcement glass panels using coal waste-rock, and to produce glass by using coal waste-rock generated when coal is collected from coal mines. Use resources and protect the environment.
Description
본 발명은 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 석탄폐석, 소다회, 탄산칼슘, 황산마그네슘, 규사, 파유리 등을 이용하여 소다라임계 유리를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing soda-lime-based glass using coal waste-rock. More specifically, the present invention relates to a manufacturing method for producing soda-lime glass using coal waste-rock, soda ash, calcium carbonate, magnesium sulfate, silica sand, cullet and the like.
일반적으로, 우리나라 에너지 자원산업의 근간이 되어온 석탄산업은 국민 생활수준의 향상 및 청정연료의 공급증대로 인하여 그 역할이 많이 감소하여, 현재 가행탄광의 수는 1988년 347개소에서 2004년도에는 9개소로 약 97.4%가 감소하였다. 또한, 석탄광의 개발에 따라 부수적으로 발생하는 석탄폐석이 그동안 다량 발생되었으나, 마땅한 재활용방법이 개발되지 않았고 단순 매립처리도 어려운 실정이어서 탄광지역 주변에 야적된 상태로 방치된 상태로 장기간 동안 근본적인 처리가 이루어지지 않았기 때문에 오늘날 주변경관 훼손과 함께 자연환경의 위해요인으로 작용되고 있다.In general, the coal industry, which has been the foundation of Korea's energy resource industry, has greatly reduced its role due to the improvement of the standard of living and the supply of clean fuel. Currently, the number of coal mines is 9 from 2004 to 347 in 2004. This reduced about 97.4%. In addition, a large amount of coal waste-rock generated as a result of the development of coal mines has been generated in the meantime, but proper recycling methods have not been developed, and simple landfill treatment is difficult, so it has been left unattended around the coal mine area for a long time. Because it is not done, it is acting as a hazard of the natural environment with the damage of the surrounding landscape today.
석탄합리화사업단이 조사집계한 국내 석탄폐석 관련 자료에 의하면, 1989년부터 1993년까지 폐광된 석탄광의 경우 약 2억톤의 폐석이 발생되어 적치되어 있고, 현재까지 가용해오고 있는 9개소의 탄광에서도 3,600만톤이 발생되어 적치되어 있는 것으로 보고되고 있다.According to the domestic coal waste-rock data collected and analyzed by the Coal Rationalization Project, about 200 million tons of waste-rock has been generated in coal mines that were abandoned from 1989 to 1993, and 3,600 in nine coal mines that have been available. It is reported that 10,000 tons have been generated and accumulated.
그동안 폐자원에 대한 재활용 연구는 주로 화력발전소에서 발생하는 석탄회나 하수 슬러지 등을 이용하여 인공경량골재를 제조하는 연구로 국한되어, 버려진 석탄폐석의 경우는 주변경관 훼손과 환경 오염 및 이의 처리 비용 등의 문제점을 지니고 있다.
Until now, the recycling of waste resources has been limited to the study of manufacturing artificial light aggregate using coal ash and sewage sludge from coal-fired power plants. In the case of abandoned coal waste rocks, the surrounding landscape is damaged, environmental pollution, and its disposal cost. Has problems.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 탄광에서 석탄 채취시 발생되어 버려지는 석탄폐석을 이용하여 폐자원을 활용하고 환경 보호를 할 수 있는 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법을 제공한다.
Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems, using a coal waste-rock that is generated when coal is collected from coal mines using soda-lime-based glass manufacturing method using coal waste-rock that can utilize the waste resources and protect the environment. to provide.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법은 석탄폐석, 소다회, 탄산칼슘, 황산마그네슘, 규사, 파유리를 포함하는 혼합물을 일정비로 배합하는 단계; 배합된 혼합물을 용융하는 단계; 용융된 혼합물을 성형하는 단계; 및 성형된 혼합물을 서냉하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a soda-lime-based glass manufacturing method using coal waste-rock according to the present invention comprises: mixing a mixture containing coal waste-rock, soda ash, calcium carbonate, magnesium sulfate, silica sand, and cullet in a predetermined ratio; Melting the blended mixture; Shaping the molten mixture; And slow cooling the shaped mixture.
또한, 상기 석탄폐석은 선탄폐석이고, 상기 선탄폐석은 일반 선탄경석 또는 쉘 선탄경석이다.In addition, the coal waste-rock is a hard coal, and the hard coal is a general hard coal or shell hard coal.
또한, 상기 탄산칼슘은 유리 내의 칼슘성분을 구성하기 위한 원료로서 황산칼슘, 산화칼슘, 수산화칼슘,석회석 중 어느 하나를 사용하고, 상기 황산마그네슘은 유리 내 마그네슘성분을 구성하기 위한 원료로서 탄산마그네슘, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 백운석 중 어느 하나를 사용한다.In addition, the calcium carbonate is any one of calcium sulfate, calcium oxide, calcium hydroxide, limestone as a raw material for constituting the calcium component in the glass, the magnesium sulfate is magnesium carbonate, oxide as a raw material for constituting the magnesium component in the glass Use either magnesium, magnesium hydroxide or dolomite.
상기 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법에 있어서, 상기 석탄폐석, 소다회, 탄산칼슘, 황산마그네슘, 규사, 파유리의 중량퍼센트는 각각 5~70중량퍼센트, 5~30중량퍼센트, 5~20중량퍼센트, 0~10중량퍼센트, 5~15중량퍼센트, 10~80중량퍼센트로 이루어지는 실시예를 구성할 수 있다.In the soda-lime-based glass manufacturing method using the coal waste-rock, the weight percent of the coal waste-rock, soda ash, calcium carbonate, magnesium sulfate, silica sand, cullet is 5 to 70% by weight, 5 to 30% by weight, 5 to 20, respectively Embodiments may be made of weight percent, 0 to 10 weight percent, 5 to 15 weight percent, and 10 to 80 weight percent.
또한, 상기 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법에 있어서, 상기 용융은 1300~1700℃에서 0.5~5시간 행하는 실시예를 구성할 수 있다.In addition, in the soda-lime-based glass manufacturing method using the coal waste-rock, the melting can be configured to an embodiment performed for 0.5 to 5 hours at 1300 ~ 1700 ℃.
또한, 상기의 방법에 의해 제조된 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리를 실시예로 구성할 수 있다.
In addition, the soda-lime-type glass using the coal waste-rock manufactured by the said method can be comprised in an Example.
전술한 바와 같이, 본 발명은 석탄폐석을 이용하여 건축용 유리타일 및 발표유리 패널과 같은 유리 2차 응용제품을 제조하는데 활용될 수 있는 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.As described above, the present invention provides an effect of providing a method for producing soda-lime-based glass using coal waste-rock, which can be utilized to manufacture glass secondary applications such as architectural glass tiles and glass substrates using coal waste-rock. Have
또한, 본 발명은 탄광에서 석탄 채취시 발생되어 버려지는 석탄폐석을 이용하여 유리를 제조함으로써, 폐자원을 활용하고 환경 보호를 할 수 있는 효과를 제공한다.
In addition, the present invention provides the effect of utilizing the waste resources and environmental protection by manufacturing glass using coal waste-rock that is generated when coal is collected from coal mines.
도 1은 석탄폐석을 이용한 유리 제조방법의 공정도이다.
도 2는 선탄경석의 TG/DTA 그래프이다.
도 3는 석탄폐석을 이용하여 제조된 용융된 유리의 사진이다.
도 4는 석탄폐석을 이용하여 제조된 용융된 유리의 X-ray 회절 패턴이다.
도 5는 40중량퍼센트의 파유리를 갖고 각각 일반 선탄경석과 셀 선탄경석을 이용하여 제조된 유리의 투과율 그래프이다.
도 6은 20중량퍼센트의 파유리를 갖고 각각 일반 선탄경석과 셀 선탄경석을 이용하여 제조된 유리의 투과율 그래프이다.
도 7은 20중량퍼센트의 파유리를 갖고 각각 화학원료와 광물원료를 사용하여 제조된 석탄폐석을 이용한 유리의 투과율 그래프이다.
도 8은 40중량퍼센트의 파유리를 갖고 각각 화학원료와 광물원료를 사용하여 제조된 석탄폐석을 이용한 유리의 투과율 그래프이다.
도 9는 20중량퍼센트와 40중량퍼센트를 갖는 석탄폐석을 이용하여 제조된 유리의 투과율 그래프이다.
도 10은 일반 선탄경석을 이용하여 제조된 유리의 색좌표이다.
도 11은 셀 선탄경석을 이용하여 제조된 유리의 색좌표이다.
도 12는 석탄페석을 이용하여 제조된 유리의 열팽창계수 그래프이다.1 is a process chart of the glass manufacturing method using coal waste-rock.
2 is a TG / DTA graph of the hard coal pumice.
3 is a photograph of a molten glass produced using coal waste-rock.
4 is an X-ray diffraction pattern of molten glass prepared using coal waste-rock.
FIG. 5 is a graph of the transmittance of glass having 40% by weight of cullet and manufactured using ordinary keel and pumice pumice, respectively.
FIG. 6 is a graph of the transmittance of glass having 20% by weight of cullet and manufactured using ordinary keel and pumice pumice, respectively.
7 is a graph of transmittance of glass using coal waste-rock having 20% by weight of cullet and manufactured using chemical and mineral raw materials, respectively.
8 is a graph of the transmittance of glass using coal waste-rock having 40% by weight of cullet and manufactured using chemical and mineral raw materials, respectively.
FIG. 9 is a graph of the transmittance of glass prepared using coal waste-rock having 20% by weight and 40% by weight.
FIG. 10 is a color coordinate of glass prepared using a normal hard pumice stone.
FIG. 11 is a color coordinate of glass manufactured using cell hard pumice stone.
12 is a graph of the thermal expansion coefficient of the glass prepared using coal pebbles.
전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 더욱 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.The foregoing objects, features, and advantages will become more apparent from the following examples taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 표 및 도면에 나온 약자는 다음과 같으므로 이후 이를 사용하여 표시한다.Hereinafter, the abbreviations shown in the table and the drawings are as follows.
(CN: 일반 선탄경석, CS: 쉘 선탄경석, CM:화학원료, NM: 천연광물원료, W20: 20중량퍼센트의 백색 파유리, W40: 40중량퍼센트의 백색 파유리, G20: 20중량퍼센트의 녹색 파유리, G40: 40중량퍼센트의 녹색 파유리, B20: 20중량퍼센트의 갈색 파유리, B40: 40중량퍼센트의 갈색 파유리.)(CN: General Pelletite, CS: Shell Pelletite, CM: Chemical Raw Material, NM: Natural Mineral Raw Material, W20: 20% Percent White Pale, W40: 40% Percent White Pale, G20: 20% Percent Green cullet, G40: 40 weight percent green cullet, B20: 20 weight percent brown cullet, B40: 40 weight percent brown cullet.)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리제조방법의 공정도로서, 본 발명은 도시된 바와 같이, 석탄폐석, 소다회, 탄산칼슘, 황산마그네슘, 규사, 파유리를 포함하는 혼합물을 일정비로 배합하는 단계; 배합된 혼합물을 용융하는 단계; 용융된 혼합물을 성형하는 단계; 및 성형된 혼합물을 서냉하는 단계를 포함하는 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법을 제공한다.1 is a process diagram of a soda-lime-based glass manufacturing method using coal waste-rock according to an embodiment of the present invention, the present invention includes coal waste-rock, soda ash, calcium carbonate, magnesium sulfate, silica sand, cullet Blending the mixture to a predetermined ratio; Melting the blended mixture; Shaping the molten mixture; And it provides a soda-lime-based glass manufacturing method using coal waste-rock comprising the step of slow cooling the molded mixture.
석탄폐석은 발생 형태에 따라 굴진과정에서 배출된 굴진폐석(digging refuse)과 선탄과정에서 발생된 선탄폐석(coal-preparation refuse)으로 구분되고, 선탄폐석은 석탄폐석의 대부분을 차지하는 일반 선탄경석과 이보다 카본함량이 좀 더 많고 통상적으로 쉘(shell)이라 불리는 쉘 타입 선탄경석(이하 쉘 선탄경석)이 있다. 본 발명은 석탄폐석을 사용하여 소다라임계 유리를 제조하는 방법으로서, 바람직하게는 선탄폐석을 사용하고, 보다 바람직하게는 일반 선탄경석과 쉘 선탄경석을 사용하였다. 본 발명에서 사용한 일반 선탄경석과 쉘 선탄경석의 화학성분 분석치는 표1에 나타나있다.Coal wastes are divided into digging refuses from the drilling process and coal-preparation refuses from the process of coal mining. There is more carbon content and there is a shell type pumice pumice (hereinafter referred to as shell pumice pumice), which is commonly called a shell. In the present invention, as a method for producing soda-lime-based glass using coal waste-rock, preferably, it is used in the case of pulverized coal, more preferably in the general pulverized pumice and shell pulverized pumice. Table 1 shows the chemical component analysis values of ordinary pumice pumice and shell pumice pumice used in the present invention.
표1에서 볼 수 있는 바와 같이, 일반 선탄경석의 경우 SiO2의 함량이 81.1%, Al2O3의 함량이 12.0% 인 것으로 나타났고, 쉘 선탄경석의 경우 SiO2의 함량이 70.7%, Al2O3의 함량이 18.5% 인 것으로 나타났다. Fe2O3의 함량에 있어서는 일반 선탄경석이 0.51% 인데 비해 쉘 선탄경석의 경우 3.37%로 큰 차이를 나타내며, 특히 쉘 선탄경석의 경우 일반 선탄경석에 비해 육안상으로 훨씬 검은색을 띄고 있는데, 이는 광물 내에 석탄질, 즉 카본 함량이 상대적으로 높기 때문이다. 또한, 선탄경석의 열적특성을 알아보기 위하여 TG-DTA를 이용하여 상온에서 1500℃까지 온도상승에 따른 변화를 그래프를 도 2에 도시하였다. 일반 선탄경석의 경우 온도상승에 따른 중량변화가 1500℃까지 2% 이내로 매우 작은 값을 나타내고 있는데 비해 쉘 선탄경석의 경우는 500℃~1100℃ 구간에서 약 13%의 중량감소를 나타내었으며, 이는 원료 내에 포함된 카본 성분의 산화에 따른 것으로 판단된다.As can be seen in Table 1, in the case of ordinary pumice pumice, the content of SiO 2 is 81.1%, The content of Al 2 O 3 was 12.0%, and the content of SiO 2 was 70.7%, The content of Al 2 O 3 was found to be 18.5%. The content of Fe 2 O 3 is 0.51% in general keel pumice, whereas in shell pumice pumice, the difference is 3.37%, especially in the case of shell pumice pumice, it is much blacker than naked pumice pumice. This is due to the relatively high coal, ie carbon content, in the minerals. In addition, in order to determine the thermal characteristics of the hard coal pumice, a graph of the change in temperature rise from room temperature to 1500 ° C. using TG-DTA is shown in FIG. 2. In the case of general pumice pumice, the weight change due to the temperature increase is very small within 2% up to 1500 ° C, whereas in the case of shell pumice pumice, the weight loss is about 13% in the 500 ° C ~ 1100 ° C range. It is judged to be due to oxidation of the carbon component contained therein.
또한, 본 발명에 있어서 상기 탄산칼슘은 유리 내 칼슘성분을 구성하기 위한 원료로서 탄산칼슘 외에 황산칼슘, 산화칼슘, 수산화칼슘, 석회석 등을 사용할 수 있으며, 상기 황산마그네슘은 유리 내 마그네슘성분을 구성하기 위한 원료로서 황산마그네슘 외에 탄산마그네슘, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 백운석 등을 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, the calcium carbonate may be used as a raw material for constituting the calcium component in the glass, in addition to calcium carbonate, calcium sulfate, calcium oxide, calcium hydroxide, limestone, and the like. As a raw material, magnesium carbonate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, dolomite and the like can be used in addition to magnesium sulfate.
본 발명에서 사용되는 광물 원료들은 입도를 균일하게 제어하기 위해 유발로 0.7㎜ 이하, 바람직하게는 0.5㎜ 이하로 분쇄하여 사용한다.The mineral raw materials used in the present invention are ground to 0.7 mm or less, preferably 0.5 mm or less, as a trigger to uniformly control the particle size.
본 발명에 있어서, 유리의 융제로 사용되는 상기 파유리는 백색, 녹색, 갈색의 파유리를 사용하며, 모두 시중에서 쉽게 얻을 수 있는 일반 소다라임조성의 병 및 식기유리 파유리를 사용한다.In the present invention, the cullet used as the flux of the glass is a cullet of white, green and brown, and all of the soda-lime jars and tableware cullet that are easily available on the market.
본 발명의 상기 혼합물 중 석탄폐석, 소다회, 탄산칼슘, 황산마그네슘, 규사, 파유리는 각각 5~70중량퍼센트, 5~30중량퍼센트, 5~20중량퍼센트, 0~10중량퍼센트, 5~15중량퍼센트, 10~80중량퍼센트의 비율로 이뤄진다. 더욱 바람직하게는 표2에서와 같은 배합비로 상기 혼합물을 배합할 수 있다.Coal waste-rock, soda ash, calcium carbonate, magnesium sulfate, silica sand, cullet in the mixture of the present invention is 5 to 70% by weight, 5 to 30% by weight, 5 to 20% by weight, 0 to 10% by weight, 5 to 15 Percentage by weight, 10 to 80 percent by weight. More preferably, the mixture may be blended in a blending ratio as shown in Table 2.
상기 배합된 혼합물을 알루미나 도가니에 넣어 1300~1700℃에서 0.5~5시간 용융을 행하고, 보다 바람직하게는 1550℃에서 1시간 용융을 행한다.The blended mixture is placed in an alumina crucible and melted at 1300 to 1700 ° C for 0.5 to 5 hours, more preferably at 1550 ° C for 1 hour.
본 발명에 따라, 각 조성의 배합원료를 가지고 1550℃에서 1시간 용융하여 제조된 용융된 유리의 사진이 도 3에 도시되어 있으며, 도 3에서 보는 바와 같이 일반 선탄경석을 원료로 사용한 경우 원료의 종류에 상관없이 맑고 투명한 유리가 말들어졌으나, 쉘 선탄경석을 사용한 경우에는 유리화는 잘 이루어졌으나 과도한 착색으로 인해 투과율이 낮아져서 육안상으로는 거의 불투명하게 보이는 검정색의 유리가 만들어졌다. 또한, 이들 유리의 유리화 정도 및 재결정화 여부를 파악하기 위해 XRD 분석을 한 결과 도 4에서와 같이 모든 조성의 유리에서 결정질 피크가 나타나지 않는 비정질상의 그래프를 얻을 수 있었다. 따라서 모든 조성에서 완전한 유리화가 진행되었고, 또한 냉각과정에서 특별한 재결정화도 발생되지 않았음을 알 수 있다.According to the present invention, a picture of the molten glass prepared by melting at 1550 ° C. for 1 hour with the compounding material of each composition is shown in FIG. 3, and as shown in FIG. Regardless of the type, clear and transparent glass was rolled, but the case of using shell ore pumice was vitrified well, but due to excessive coloring, the transmittance was lowered, making the black glass appear almost opaque to the naked eye. In addition, as a result of XRD analysis to determine the degree of vitrification and recrystallization of these glasses, as shown in FIG. 4, a graph of an amorphous phase in which crystalline peaks do not appear in the glass of all compositions was obtained. Accordingly, it can be seen that complete vitrification proceeded in all compositions and no special recrystallization occurred during cooling.
도 5에서 볼 수 있듯이, 일반 선탄경석을 사용한 용융유리의 가시광선투과율은 파유리를 40% 혼합하여 용융한 유리에서 백색파유리 조성은 85.66%, 녹색파유리 조성은 72.28%, 갈색파유리 조성은 80.41%의 값을 나타내는데 비해 쉘 선탄경석을 사용하여 제작된 용융유리에서는 각각 35.03%, 29.98%, 32.60%의 훨씬 낮은 투과율값을 나타내는데 이는 쉘 선탄경석이 일반 선탄경석에 비해 카본성분과 산화철(Fe2O3)성분의 함량이 상대적으로 높아 유리화 과정에서 이들 성분에 의한 착색 및 광차단효과가 커지기 때문이며, 특히 도 6에서 볼 수 있듯이 파유리를 20% 사용한 경우에는 상대적으로 폐석원료에 의한 영향이 훨씬 가중되어 더욱 큰 투과율 차이를 나타냄을 알 수 있었다.As can be seen in Figure 5, the visible light transmittance of the molten glass using the normal pumice pumice is a glass wave glass composition is 85.66%, green green glass glass composition 72.28%, brown green glass composition Is 80.41%, but in molten glass made using shell pumice pumice, it shows much lower transmittance values of 35.03%, 29.98%, and 32.60%, respectively. This is because the Fe 2 O 3 ) content is relatively high, and the coloring and light blocking effects of these components are increased during the vitrification process. Especially, as shown in FIG. This was much weighted, indicating a larger transmittance difference.
도 7에서 보는 바와 같이, 첨가원료의 종류에 따른 투과율 특성으로서, 유리 성분 중 CaO원을 화학원료인 탄산칼슘을 사용한 경우 파유리 20%의 혼합조건에서 백색파유리 조성은 82.35%, 녹색파유리 조성은 71.32%, 갈색파유리 조성은 78.19%의 값을 나타내었고, 광물원료인 석회석을 사용한 용융유리에서는 각각 79.72%, 71.87%, 75.06%의 값을 나타내어 파유리 종류별로 약간의 경향성 차이는 있으나 ±3% 수준에서 거의 유사한 값을 나타내었고 이는 도 8에서 보는 바와 같이 파유리를 40% 혼합한 조건에서도 비슷한 경향을 나타낸다. 따라서 화학원료로서 탄산칼슘 대신 광물원료인 석회석을 대체해서 사용하는 경우에도 유리의 광학적 특성에는 큰 차이가 없고, 이는 향후 상대적으로 저가의 값싼 광물원료를 사용하여 경제성을 확보할 수 있을 것이다.As shown in Figure 7, as the transmittance characteristics according to the type of additive material, when the CaO source of the glass component using calcium carbonate as the chemical material, the white cullet composition is 82.35%, green cullet glass at 20% mixing conditions of cullet 71.32% of the composition and 78.19% of the brown wave glass composition showed 79.72%, 71.87%, and 75.06% of the molten glass using the limestone, which is a mineral raw material, respectively. Almost similar values were observed at the ± 3% level, which shows a similar tendency even under 40% mixed cullet as shown in FIG. 8. Therefore, there is no significant difference in the optical properties of glass even when limestone, which is a mineral material, is used instead of calcium carbonate as a chemical material, and this may be economical by using relatively inexpensive mineral material.
또한 도 9(a),(b)에서 보이는 바와 같이 파유리의 종류에 따른 투과율 특성을 살펴보면, 일반 선탄경석을 사용하여 파유리를 40% 혼합한 경우에는 백색파유리 조성은 85.66%, 녹색파유리 조성은 72.28%, 갈색파유리 조성은 80.41%의 투과율을 나타내었고, 파유리를 20% 혼합한 경우에는 각각 82.35%, 71.32%, 78.19%의 투과율 값을 나타내어 파유리의 칼라에 따른 종류별로 71~86%의 투과율 차이를 나타내었으며, 백색파유리>갈색파유리>녹색파유리의 순서를 나타내는데, 본 발명에서 사용된 파유리만의 자체 투과율이 백색 93.06%, 녹색 42.25%, 갈색 31.11% 였으므로 일반 선탄경석에 이들 파유리를 20% 사용하여 제조된 용융유리의 가시광선투과율과 비교해 볼 때 백색파유리에서는 약 10%의 투과율 저하가 발생했다고 볼 수 있으나 녹색파유리 및 갈색파유리를 사용하여 제조된 용융유리의 경우에는 약 30% 이상의 투과율이 상승하였음을 알 수 있다. 즉, 일반 선탄경석을 원료로 사용한 모든 조성에서 최소 70% 이상의 가시광선투과율을 나타내고 있으므로 일반 폐파유리를 혼합사용하는 경우, 투과율 면에서는 충분히 상업적 용도의 유리제품으로 활용가치있으며, 특히 백색파유리를 사용하는 경우에는 80%이상의 높은 투과율을 나타내고 있으므로 다른 착색제를 추가로 첨가하여 다양한 색상의 다른 칼라유리도 제조할 수 있을 것이다. In addition, as shown in Figure 9 (a), (b) to look at the transmittance characteristics according to the type of the cullet, when mixing the
그리고 파유리의 혼합량에 따른 투과율 값은 대부분의 조건에서 파유리의 혼합량이 40%일 때가 20%일 때보다 좀 더 높은 투과율값을 나타내는 것을 관찰할 수 있었다.And the transmittance value according to the mixing amount of the cullet was observed to show a higher transmittance value than when the mixing amount of the cullet is 40% under most conditions.
쉘 선탄경석을 사용하여 파유리별로 제조한 유리의 투과율은 도 9의 (c), (d)에서 볼 수 있듯이 일반 선탄경석을 사용했을 때에 비해 낮은 0~35%의 투과율을 나타내었으며, 특히 광물원료를 사용한 용융유리의 경우에는 파유리의 혼합량에 관계없이 모든 조성에서 가시광선투과율이 거의 0(제로)에 가까운 값을 나타냈기 때문에 특성의 비교분석이 불가능하다. 따라서 쉘 선탄경석을 이용하여 유리를 제조하는 경우에는 검정색을 띄는 불투명한 조형유리용으로 활용될 수 있을 것이다.As shown in (c) and (d) of FIG. 9, the transmittance of the glass manufactured by each cullet using the shell pumice pumice showed a lower transmittance of 0 to 35% than that of ordinary pumice pumice, especially minerals. In the case of the molten glass using the raw material, the comparative analysis of the characteristics is impossible because the visible light transmittance is almost zero (zero) in all compositions regardless of the mixing amount of the cullet. Therefore, in the case of manufacturing the glass using shell hard pumice, it may be used for the opaque molding glass having a black color.
표3은 본 발명에 따라 제조된 유리가 갖는 또 다른 광학적 특성으로 각 조성 및 칼라파유리 사용에 따른 색상변화를 알기 위해 UV/VIS/NIR Spectrometer를 이용하여 색차(chromaticity) 를 측정한 것이다.Table 3 is another optical property of the glass prepared according to the present invention is to measure the color difference (chromaticity) using the UV / VIS / NIR Spectrometer to know the color change according to the composition and color wave glass use.
또한 도 10과 도 11은 일반 선탄경석을 사용한 유리와 쉘 선탄경석을 사용한 유리의 색차 특성을 각각 색좌표(chromaticity diagram)로 나타낸 것이다. 각각의 배합조건에 따른 색차특성의 차이를 분석한 결과, 석탄폐석의 종류에 따라 일반선탄경석을 사용한 용융유리의 경우, 색좌표상에서 거의 중앙부분인 흰색영역에 위치하며, 명도(lightness)를 나타내는 'Y' 값 역시 대부분 80% 이상의 높은 값을 나타낸다. 이는 투과율 측정결과에서 볼 수 있었듯이 파유리의 종류에 관계없이 일반선탄경석으로 제조된 유리가 높은 투과율을 갖기 때문이다. 이에 비해 쉘 선탄경석을 사용한 용융유리의 경우는 색좌표상에서 파유리의 종류 및 혼합량에 따라서 중앙의 흰색영역을 중심으로 각 방향으로 흩어져 분포한다. 'Y' 값 역시 조성에 따라 0에서 48까지 다양한 값을 나타낸다. 따라서 이렇게 측정된 색좌표 값을 기초로 다양한 색상의 칼라유리를 제조할 수 있을 것이다. 10 and 11 show the color difference characteristics of the glass using the normal pumice pumice and the glass using the shell pumice pumice, respectively, in a chromaticity diagram. As a result of analyzing the difference of color difference according to each mixing condition, molten glass using ordinary hard pumice ore according to the type of coal waste-rock is located in the white area which is almost the center of the color coordinate and shows 'lightness'. Most of the Y 'values are also higher than 80%. This is because, as can be seen from the transmittance measurement results, the glass made of ordinary hard pumice stone has a high transmittance regardless of the type of the cullet. On the other hand, in the case of molten glass using shell hard pumice, it is distributed in each direction centering on the white region of the center according to the kind and mixing amount of the cullet on the color coordinate. The 'Y' value also varies from 0 to 48 depending on the composition. Therefore, color glasses of various colors may be manufactured based on the measured color coordinate values.
도 12는 본 발명에 따라 제조된 유리의 열적특성 중 열팽창계수를 TMA(Thermomechanical Analyzer)를 이용하여 측정한 것으로서, 일반 선탄경석을 사용한 용융유리의 열팽창계수는 8.273x10-6/℃, 쉘 선탄경석을 사용한 용융유리의 열팽창계수는 8.972x 10-6/℃ 로 나타났으며, 이는 일반적인 소다라임 유리의 열팽창계수 값인 9~10x10-6/℃ 에 비해서 약간 낮은 값을 나타냈으나 큰 차이를 보이지는 않았다. 또한 연화점(softening point)을 측정한 결과는, 일반 선탄경석을 사용한 유리의 연화점은 750℃로 나타났으며, 쉘 선탄경석을 사용한 유리의 연화점은 746℃로 비슷한 값을 나타내었다. 이는 통상적으로 일반소다라임 유리의 연화점이 725~735℃를 나타내는 것과 비교해 볼 때 약 10~15℃ 정도 높은 값을 나타내나 역시 큰 차이를 보이지는 않았다. 이러한 열적 특성은 본 발명에 의한 유리조성이 갖는 알루미나 함량이 약 10% 수준으로서 일반 소다라임조성이 나타내는 2~3%에 비해 상대적으로 높기 때문이다. 일반적으로 저팽창 내열성유리에 적용되는 알루미노실리케이트유리의 경우는 알루미나 함량이 약 15% 수준이며, 이 조성의 유리는 열팽창계수가 4x10-6/℃, 연화점이 900℃를 나타낸다. 따라서 큰 차이는 아니지만 열팽창계수가 낮고, 연화점이 높은 것은 유리의 내열성을 높인다는 면에서 오히려 바람직한 특성이 될 수 있다.12 is a thermal expansion coefficient of the thermal properties of the glass prepared according to the present invention was measured using a TMA (Thermomechanical Analyzer), the thermal expansion coefficient of the molten glass using a normal keel hard pumice is 8.273x10 -6 / ℃, shell keel pumice The thermal expansion coefficient of the molten glass was 8.972x 10 -6 / ℃, which was slightly lower than that of general soda-lime glass, which was 9 ~ 10x10 -6 / ℃. Did. In addition, the softening point (softening point) of the measurement results, the softening point of the glass using the normal keel hard pumice was found to be 750 ℃, the softening point of the glass using shell keel pumice pumice showed similar values to 746 ℃. In general, the softening point of general soda lime glass shows a high value of about 10 to 15 ° C., compared with that of 725 to 735 ° C., but it did not show a big difference. This thermal property is because the alumina content of the glass composition according to the present invention is about 10%, which is relatively high compared to 2 to 3% of the general soda lime composition. In general, aluminosilicate glass applied to the low-expansion heat-resistant glass has an alumina content of about 15%, and the glass having this composition has a coefficient of thermal expansion of 4x10 -6 / ° C and a softening point of 900 ° C. Therefore, although not a big difference, a low coefficient of thermal expansion and a high softening point may be desirable characteristics in terms of increasing the heat resistance of the glass.
이와 같이, 본 발명은 버려지는 폐석을 이용하여 내열성이 높고 다양한 칼라의 건축용 유리타일이나 발포유리 패널과 같은 유리 2차제품으로 다양하게 활용할 수 있다.As described above, the present invention can be utilized in various secondary glass products such as glass tiles or foam glass panels having high heat resistance and various colors using waste stones discarded.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various permutations and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It will be obvious to him.
CN: 일반 선탄경석, CS: 쉘 선탄경석, CM:화학원료, NM: 천연광물원료, W20: 20중량퍼센트의 백색 파유리, W40: 40중량퍼센트의 백색 파유리, G20: 20중량퍼센트의 녹색 파유리, G40: 40중량퍼센트의 녹색 파유리, B20: 20중량퍼센트의 갈색 파유리, B40: 40중량퍼센트의 갈색 파유리.CN: Normal Pelletite, CS: Shell Pelletite, CM: Chemical Raw Material, NM: Natural Mineral Raw Material, W20: 20% Percent White Wave Glass, W40: 40% Percent White Wave Glass, G20: 20% Percent Green Cullet, G40: 40 percent by weight green cullet, B20: 20 percent by weight brown cullet, B40: 40 percent by weight brown cullet.
Claims (8)
배합된 혼합물을 용융하는 단계;
용융된 혼합물을 성형하는 단계; 및
성형된 혼합물을 서냉하는 단계;
를 포함하며,
상기 칼슘성분 원료는 탄산칼슘, 황산칼슘, 산화칼슘, 수산화칼슘, 석회석 중 어느 하나이며,
상기 마그네슘성분 원료는 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 백운석 중 어느 하나인 석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법.
Blending a mixture including coal waste-rock, soda ash, calcium component raw material, magnesium component raw material, silica sand and cullet in a predetermined ratio;
Melting the blended mixture;
Shaping the molten mixture; And
Slow cooling the shaped mixture;
Including;
The calcium component raw material is any one of calcium carbonate, calcium sulfate, calcium oxide, calcium hydroxide, limestone,
The magnesium component raw material is a soda-lime-based glass manufacturing method using coal waste-rock which is any one of magnesium sulfate, magnesium carbonate, magnesium oxide, magnesium hydroxide, dolomite.
상기 석탄폐석은 선탄폐석인
석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법.
The method of claim 1,
The coal waste-rock is
Method for producing soda-lime glass using coal waste-rock.
상기 선탄폐석은 일반 선탄경석 또는 쉘 선탄경석인
석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법.
The method of claim 2,
The pulverized stone is a normal ore or shell ore
Method for producing soda-lime glass using coal waste-rock.
상기 칼슘성분 원료는 탄산칼슘이고, 상기 마그네슘성분 원료는 황산마그네슘이며,
상기 혼합물 중 석탄폐석, 소다회, 탄산칼슘, 황산마그네슘, 규사, 파유리가 각각 5~70중량퍼센트, 5~30중량퍼센트, 5~20중량퍼센트, 0~10중량퍼센트, 5~15중량퍼센트, 10~80중량퍼센트의 비율로 포함되는
석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법.
The method of claim 1,
The calcium component raw material is calcium carbonate, the magnesium component raw material is magnesium sulfate,
5 to 70% by weight, 5 to 30% by weight, 5 to 20% by weight, 0 to 10% by weight, 5 to 15% by weight of coal waste-rock, soda ash, calcium carbonate, magnesium sulfate, silica sand and cullet, respectively Included in proportion of 10-80% by weight
Method for producing soda-lime glass using coal waste-rock.
상기 용융은 1300~1700℃에서 0.5~5시간 행하는
석탄폐석을 이용한 소다라임계 유리 제조방법.
The method of claim 1,
The melting is performed at 1300-1700 ° C. for 0.5-5 hours
Method for producing soda-lime glass using coal waste-rock.
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