KR101127059B1 - 재활용 성토재 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재활용 성토재 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 매립 및 폐기물로 버려지는 정수슬러지(10)와 연소재(20)와 폐주물사(30)와 액상부산물(40)을 이용하여 건축, 토목에 사용되는 흙과 동일한 형태의 재활용 성토재를 제조하기 위함이다.
이를 위해 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법에 의하면; 먼저 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 일정 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 혼합단계(S1)와; 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 일정 중량부로 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생시키기 위한 반응단계(S2)와; 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물의 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 반응물을 흙과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 양생단계(S3)로 구성되며, 이렇게 제조된 양생물은 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 재활용 성토재가 되는 것이다.
기존 성토재는 건축, 토목, 도로, 지하철 등의 공사현장에서 발생되는 토사를 활용하거나, 부족 시는 인근 야산의 토사를 성토재로 활용하고 있다. 하지만 현재 전국적으로 토사가 부족하여 성토공사현장에서는 성토재 구입에 따른 공사지연이 발생되고 있으며, 폐기물 중간처리업체 또한 폐기물을 재활용함에 있어, 폐기물에 토사를 1:1의 비율로 혼합하여 재활용 하여야 하나 현재 토사를 구입할 수 없어 재활용에 많은 어려움을 겪고 있는 것이 현실이다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명은 매립으로 버려지는 폐기물을 활용하여 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 성토재를 제조하여, 건축 토목에 사용되는 부족한 토사로 활용함으로써, 성토 공사에 따른 공사 지연을 최소화하기 위함이다.
이를 위해 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법에 의하면; 먼저 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 일정 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 혼합단계(S1)와; 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 일정 중량부로 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생시키기 위한 반응단계(S2)와; 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물의 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 반응물을 흙과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 양생단계(S3)로 구성되며, 이렇게 제조된 양생물은 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 재활용 성토재가 되는 것이다.
기존 성토재는 건축, 토목, 도로, 지하철 등의 공사현장에서 발생되는 토사를 활용하거나, 부족 시는 인근 야산의 토사를 성토재로 활용하고 있다. 하지만 현재 전국적으로 토사가 부족하여 성토공사현장에서는 성토재 구입에 따른 공사지연이 발생되고 있으며, 폐기물 중간처리업체 또한 폐기물을 재활용함에 있어, 폐기물에 토사를 1:1의 비율로 혼합하여 재활용 하여야 하나 현재 토사를 구입할 수 없어 재활용에 많은 어려움을 겪고 있는 것이 현실이다.
따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명은 매립으로 버려지는 폐기물을 활용하여 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 성토재를 제조하여, 건축 토목에 사용되는 부족한 토사로 활용함으로써, 성토 공사에 따른 공사 지연을 최소화하기 위함이다.
Description
본 발명은 재활용 성토재 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 매립 및 폐기물로 버려지는 정수슬러지(10)와 연소재(20)와 폐주물사(30)와 액상부산물(40)을 이용하여 건축, 토목에 사용되는 흙과 동일한 형태의 재활용 성토재를 제조하기 위함이다.
이를 위해 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법에 의하면; 먼저 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 일정 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 혼합단계(S1)와; 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 일정 중량부로 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생시키기 위한 반응단계(S2)와; 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물의 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 반응물을 흙과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 양생단계(S3)로 구성되며, 이렇게 제조된 양생물은 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 재활용 성토재가 되는 것이다.
기존 성토재는 건축, 토목, 도로, 지하철 등의 공사현장에서 발생되는 토사를 활용하거나, 부족 시는 인근 야산의 토사를 성토재로 활용하고 있다. 하지만 현재 전국적으로 토사가 부족하여 성토공사현장에서는 성토재 구입에 따른 공사지연이 발생되고 있으며, 폐기물 중간처리업체 또한 폐기물을 재활용함에 있어, 폐기물에 토사를 1:1의 비율로 혼합하여 재활용 하여야 하나 현재 토사를 구입할 수 없어 재활용에 많은 어려움을 겪고 있는 것이 현실이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명은 매립으로 버려지는 폐기물을 활용하여 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 성토재를 제조하여, 건축 토목에 사용되는 부족한 토사로 활용함으로써, 성토공사에 따른 공사 지연을 최소화하기 위함이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구체적으로, 재활용 성토재 제조방법에 있어서,
수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 일정 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 혼합단계(S1)와;
상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 일정 중량부로 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생시키기 위한 반응단계(S2)와;
상기 반응단계(S2)를 거친 반응물의 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 반응물을 흙과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 양생단계(S3)를 구비한 것을 특징으로 하며,
상기 혼합단계(S1)는 정수슬러지(10)와 연소재(20)와 폐주물사(30)를 50 : 10~20 : 30~40의 중량부로 혼합 하는 것을 특징으로 하고,
상기 반응단계(S2)는 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 액상부산물(30)을 100 : 10~15의 중량부로 혼합 하는 것을 특징으로 하고,
상기 양생단계(S3)는 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물을 12 ~48시간 자연 양생 시키는 것을 특징으로 하고,
상기 정수슬러지(10)는 정수 공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 황색 탈수물인것을 특징으로 하며,
상기 정수슬러지(10)의 균등 재료로는 이산화티탄 제조공정의 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 적색 탈수물인 폐석고와 수산화알루미늄 제조공정중 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 탈수물인 레드머드 슬러지인 것을 특징으로 하며,
상기 연소재(20)는 제지폐수 처리시 발생되는 침전물을 탈수시켜, 탈수된 침전물을 900~1000℃에서 연소 후 발생되는 pH 11.5~12.5에 CaO성분이 40~50% 함유된 다공성 분말인 것을 특징으로 하며,
상기 연소재(20)의 균등 재료로는 단독 또는 혼합된 재료의 CaO 함량이 40~90%로 구성된 강알칼리성 분말인 것을 특징으로 하며,
상기 폐주물사(30)는 주물 공정에서 형틀 사용 후 발생되는 SiO2가 주성분인 검정색 모래인 것을 특징으로 하며,
상기 폐주물사(30)의 균등 재료로는 건축 철거 후 발생되는 폐 콘크리트가 주성분인 건축폐기물인 것을 특징으로 하며,
상기 액상부산물(40)은 이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1로서 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상인 것을 특징으로 하는 재활용 성토재 제조방법에 관한 것이다.
상기 반응단계(S2)는 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 액상부산물(30)을 100 : 10~15의 중량부로 혼합 하는 것을 특징으로 하고,
상기 양생단계(S3)는 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물을 12 ~48시간 자연 양생 시키는 것을 특징으로 하고,
상기 정수슬러지(10)는 정수 공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 황색 탈수물인것을 특징으로 하며,
상기 정수슬러지(10)의 균등 재료로는 이산화티탄 제조공정의 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 적색 탈수물인 폐석고와 수산화알루미늄 제조공정중 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 탈수물인 레드머드 슬러지인 것을 특징으로 하며,
상기 연소재(20)는 제지폐수 처리시 발생되는 침전물을 탈수시켜, 탈수된 침전물을 900~1000℃에서 연소 후 발생되는 pH 11.5~12.5에 CaO성분이 40~50% 함유된 다공성 분말인 것을 특징으로 하며,
상기 연소재(20)의 균등 재료로는 단독 또는 혼합된 재료의 CaO 함량이 40~90%로 구성된 강알칼리성 분말인 것을 특징으로 하며,
상기 폐주물사(30)는 주물 공정에서 형틀 사용 후 발생되는 SiO2가 주성분인 검정색 모래인 것을 특징으로 하며,
상기 폐주물사(30)의 균등 재료로는 건축 철거 후 발생되는 폐 콘크리트가 주성분인 건축폐기물인 것을 특징으로 하며,
상기 액상부산물(40)은 이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1로서 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상인 것을 특징으로 하는 재활용 성토재 제조방법에 관한 것이다.
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이상에서 상세히 설명한 바와 같이
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명은 매립으로 버려지는 폐기물을 활용하여 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 성토재를 제조하여, 건축 토목에 사용되는 부족한 토사로 활용함으로써, 성토공사에 따른 공사 지연을 최소화하기 위함이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로; 본 발명은 매립으로 버려지는 폐기물을 활용하여 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 성토재를 제조하여, 건축 토목에 사용되는 부족한 토사로 활용함으로써, 성토공사에 따른 공사 지연을 최소화하기 위함이다.
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도 1은 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법의 공정을 보인 블록 도를 나타내며,
도 2는 본 발명에 따른 혼합단계별 혼합물의 성분을 보이는 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 단계별 실시 예이며,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 재활용 성토재 이다.
도 2는 본 발명에 따른 혼합단계별 혼합물의 성분을 보이는 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 단계별 실시 예이며,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 재활용 성토재 이다.
이하 본 발명에 따른 도면의 간단한 설명에서
도 1은 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법의 공정을 보인 블록 도를 나타내며,
도 2는 본 발명에 따른 혼합단계별 혼합물의 성분을 보이는 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 단계별 실시 예이며,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 재활용 성토재이다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법은; 도 1에 도시한 바와 같이, 먼저 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 일정 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 혼합단계(S1)와;
상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 일정 중량부로 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생시키기 위한 반응단계(S2)와;
상기 반응단계(S2)를 거친 반응물의 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 반응물을 흙과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 양생단계(S3)를 포함하고 있다.
1차 혼합단계(S1)는 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 50 : 10~20 : 30~40의 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 단계이다.
본 명세서에서 "폐주물사"는 주물 공정에서 사용하는 SiO2 가 주성분인 모래와 결합제를 포함하는 통상적인 주물사를 사용한 다음 배출되는 검정색의 모래를 의미한다.
상세하게는 혼합기(믹서기)에 수분이 40~45% 함유된, pH 7~8에 황색계열인 슬러지 형태의 정수슬러지(10) 50중량부와 CaO 성분이 40~50% 함유된, pH 11.5~12.5에 백색계열의 다공성분말인 연소재(20) 10~20중량부와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30) 30~40중량부를 넣어 10~20초 혼합하여, 함수율 40~45%인 슬러지 형태의 정수슬러지(10)에 내포된 수분을 분산시키고, 혼합물(30)을 입자 상태로 만들어 표면적을 극대화 시켜 주는 단계로써, 이와 같이 혼합물(30)을 입자 상태로 만들어 표면적을 극대화 시켜 주는 이유는 하단의 반응단계(S2)에서 혼합되는 액상 부산물(40)과 원활한 반응을 할 수 있도록 하기 위함이며, 또한 하단의 양생단계(S3)에서 반응된 반응물의 경화시간을 단축 시킬 수 있도록 하기 위함이다.
이때 혼합단계(S1)에서 함수율 40~45%인 정수슬러지(10) 50중량부를 투입하는 이유는 색상 및 함수율이 일률적인 재활용 성토재를 제조하기 위함이며
혼합단계(S1)에서 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)를 10~20중량부로 혼합하는 이유는 CaO 성분이 40~50%로 함유된 연소재(20)가 10 중량부 이하이면, 슬러지 형태의 정수슬러지(10)에 함유된 수분 분산효율이 떨어져, 혼합물(30)을 입자 상태로 만들 수 없으며, 또한 CaO 성분이 40~50%로 함유된 연소재(20)가 20 중량부 이상이면, 혼합물(30)의 표면적은 극대화되나, 최종 생산되는 제품인 재활용 성토재가 분말형태가 되어 성토현장에서 성토재로 활용할 시 바람에 날릴 수 있기 때문이며,
혼합단계(S1)에서 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 30~40중량부로 혼합하는 이유는 투수성 및 다짐 강도가 일률적인 재활용 성토재를 제조 하기 위함이며, 이때 폐주물사(30)가 40 중량부 이상이면 폐주물사(30)는 흑색을 띄고 있어, 전체 혼합물이 흑색으로 변환되어, 하단의 양생단계(S3)에서 산화 후에도 최종 생산된 재활용 성토재가 흑색을 띄워 미관이 떨어지기 때문이며, 폐주물사(30)가 30 중량부 이하이면 최종 생산된 재활용 성토재가 시공 시 다짐강도가 떨어지기 때문이다.
따라서 혼합 단계(S1) 에서는 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 50 : 10~20 : 30~40의 중량부로 혼합하여 pH 11~ 12로 변환된 혼합결과물을 얻는 것이다.
혼합단계(S1)에서 사용되는 상기 정수슬러지(10)는 정수 공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 황색 탈수물인 것을 특징으로 하며,
상기 정수슬러지(10)의 균등 재료로는 이산화티탄 제조공정의 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 적색 탈수물인 폐석고와 수산화알루미늄 제조공정 중 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 탈수물인 레드머드 슬러지로 사용 할 수 있는 것을 특징으로 하며,
혼합단계(S1)에서 사용되는 상기 연소재(20)는 제지폐수 처리시 발생되는 침전물을 탈수시켜, 탈수된 침전물을 900~1000℃에서 연소 후 발생되는 pH 11.5~12.5에 CaO성분이 40~50% 함유된 다공성 분말인 것을 특징으로 하며,
상기 연소재(20)의 균등 재료로는 단독 또는 혼합된 재료의 CaO 함량이 40~90%로 구성된 강알칼리성 분말로 사용 할 수 있는 것을 특징으로 하며,
혼합단계(S1)에서 사용되는 상기 폐주물사(30)는 주물 공정에서 형틀 사용 후 발생되는 SiO2가 주성분인 검정색 모래인 것을 특징으로 하며,
상기 폐주물사(30)의 균등 재료로는 건축 철거후 발생되는 모래 즉 SiO2가 주성분인 건폐 분쇄물로 사용 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
반응단계(S2)는 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 100 : 10~15중량부로 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화 시키고, 반응열을 발생시키기 위한 단계이다.
상세하게는 반응기에 상기 혼합단계(S1)에서 pH 11.5~12.5인 연소재(20)가 혼합되어 pH 11~ 12로 변환된 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물 100중량부에 이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1로서 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40) 10~15중량부를 넣어 10~20초 반응시켜, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 7~8로 중화 시키고, pH 11~ 12로 변환된 강알칼리성의 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 최대 pH가 1의 강산성인 액상부산물(30)의 화학반응에 의해 반응열을 발생시켜 주는 단계로써, 이와 같이 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 7~8로 중화 시켜 주는 이유는 최종 생산되는 제품인 재활용 성토재가 토양오염을 최소화하기 위함이며, 또한 화학반응에 의해 반응열을 발생시켜 주는 이유는 하단의 양생단계(S3)에서 수분 안정화 및 양생속도를 촉진시켜 양생시간을 단축시키기 위함이다.
이때 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물 100중량부에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40) 10~15중량부로 혼합하는 이유는 액상 부산물(40)이 10중량부 이하이면, 반응단계(S2)를 거친 반응물의 pH가 8~12 이상이 되어, 최종 제품인 성토재에 pH 상승에 따른 알칼리성의 용출수 발생의 원인이 되기 때문이며, 또한 원활한 산화작용이 이루어 지지 않아 최종생산물인 재활용 성토재가 검정색을 띄기 때문이다. 또한 액상 부산물(40)이 15중량부 이상이면 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH가 7 ~4이하가 되어, 최종 제품인 성토재에 pH 하향에 따른 산성 용출수 발생의 원인이 되기 때문이다.
따라서 반응단계(S2)에서는 반응기에 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 액상 부산물(40)을 100 : 10~15중량부로 혼합하는 것이다.
반응단계(S2)에서 사용되는 액상 부산물(30)은 이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1로서 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상이다.
양생단계(S3)는 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물에 발생되는 수분 및 반응열을 안정화 시키기고 반응물을 흙색상과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 단계이다.
상세하게는 상기 반응단계(2)에서 pH 11~ 12의 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 최대 pH가 1인 액상 부산물(40)이 혼합되어 강알칼리성 물질과 강산성 물질에 의한 화학반응으로 반응열이 발생되며, 이때 정수슬러지(10), 폐석고, 레드머드 슬러지 내부에 함유된 수분은 수증기로 발생된다. 따라서 양생단계(S3)는 20~35℃의 자연 상태에서 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물을 12~24시간 동안 60~120분에 한 번씩 혼합물을 뒤집어 공기와 접촉시켜 줌으로써, 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물은 수화작용에 의해 경화되며, 이때 화학적 반응열에 의해 경화속도가 촉진되며, 또한 액상 부산물(40)의 성분중 Fe는 Fe2O3로 치환되며, 상기 반응단계(2)거친 반응물은 단시간에 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 양생물이 된다.
흔히 나타나는 황토의 화학조성은 50~60％의 실리카(SiO2), 8~12％의 알루미나(Al2O3), 2~4％의 산화철(Ⅲ)(Fe2O3), 0.8~1.1％의 산화철(Ⅱ)(FeO), 약 0.5％의 이산화티탄(TiO2)과 산화망간(MnO), 4~16％의 석회(CaO), 2~6％의 산화마그네슘(MgO) 등과 같은 비율로 가장 흔하게 나타나는 것으로, 본원의 발명에서는 붉은색의 황토의 고유색상을 띄게 되는 주요성분이 산화철(Ⅲ)(Fe2O3)인 것으로 양생단계에서 철이 산소와 결합하여 산화제3철로 생성되도록 하는 과정인 것이다.
따라서 양생단계(S3)는 상기 반응단계(S2)를 거친 혼합물에 발생되는 반응열 및 수증기를 20~35℃의 자연 상태에서 12~24시간 동안 60 ~120분에 한 번씩 혼합물을 뒤집어 공기와 접촉시켜 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물을 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 양생물로 만드는 단계이다.
발명의 기술을 정리하면 매립으로 버려지는 폐기물인 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 일정 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들어, 이에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 일정 중량부로 혼합하여, 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생 시키고, 이를 양생단계(S3)를 거쳐 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 혼합물을 공기 중에 산화시키면, 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 재활용 성토재가 제조되는 것이다.
이렇게 재활용 성토재 제조방법에 있어서, 제조된 재활용 성토재는 건축 토목의 성토에 사용되는 부족한 토사로 활용할 수 있어, 성토공사에 따른 공사 지연을 최소화 할 수 있는 장점을 갖고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법의 공정을 보인 블록 도를 나타내며,
도 2는 본 발명에 따른 혼합단계별 혼합물의 성분을 보이는 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 단계별 실시 예이며,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 재활용 성토재 이다.
이상으로, 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법을 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 여기에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 사항과 균등한 범위의 모든 기술적 사상에 대하여 미친다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법의 공정을 보인 블록 도를 나타내며,
도 2는 본 발명에 따른 혼합단계별 혼합물의 성분을 보이는 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 단계별 실시 예이며,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 재활용 성토재이다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법은; 도 1에 도시한 바와 같이, 먼저 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 일정 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 혼합단계(S1)와;
상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 일정 중량부로 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생시키기 위한 반응단계(S2)와;
상기 반응단계(S2)를 거친 반응물의 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 반응물을 흙과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 양생단계(S3)를 포함하고 있다.
1차 혼합단계(S1)는 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 50 : 10~20 : 30~40의 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 단계이다.
본 명세서에서 "폐주물사"는 주물 공정에서 사용하는 SiO2 가 주성분인 모래와 결합제를 포함하는 통상적인 주물사를 사용한 다음 배출되는 검정색의 모래를 의미한다.
상세하게는 혼합기(믹서기)에 수분이 40~45% 함유된, pH 7~8에 황색계열인 슬러지 형태의 정수슬러지(10) 50중량부와 CaO 성분이 40~50% 함유된, pH 11.5~12.5에 백색계열의 다공성분말인 연소재(20) 10~20중량부와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30) 30~40중량부를 넣어 10~20초 혼합하여, 함수율 40~45%인 슬러지 형태의 정수슬러지(10)에 내포된 수분을 분산시키고, 혼합물(30)을 입자 상태로 만들어 표면적을 극대화 시켜 주는 단계로써, 이와 같이 혼합물(30)을 입자 상태로 만들어 표면적을 극대화 시켜 주는 이유는 하단의 반응단계(S2)에서 혼합되는 액상 부산물(40)과 원활한 반응을 할 수 있도록 하기 위함이며, 또한 하단의 양생단계(S3)에서 반응된 반응물의 경화시간을 단축 시킬 수 있도록 하기 위함이다.
이때 혼합단계(S1)에서 함수율 40~45%인 정수슬러지(10) 50중량부를 투입하는 이유는 색상 및 함수율이 일률적인 재활용 성토재를 제조하기 위함이며
혼합단계(S1)에서 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)를 10~20중량부로 혼합하는 이유는 CaO 성분이 40~50%로 함유된 연소재(20)가 10 중량부 이하이면, 슬러지 형태의 정수슬러지(10)에 함유된 수분 분산효율이 떨어져, 혼합물(30)을 입자 상태로 만들 수 없으며, 또한 CaO 성분이 40~50%로 함유된 연소재(20)가 20 중량부 이상이면, 혼합물(30)의 표면적은 극대화되나, 최종 생산되는 제품인 재활용 성토재가 분말형태가 되어 성토현장에서 성토재로 활용할 시 바람에 날릴 수 있기 때문이며,
혼합단계(S1)에서 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 30~40중량부로 혼합하는 이유는 투수성 및 다짐 강도가 일률적인 재활용 성토재를 제조 하기 위함이며, 이때 폐주물사(30)가 40 중량부 이상이면 폐주물사(30)는 흑색을 띄고 있어, 전체 혼합물이 흑색으로 변환되어, 하단의 양생단계(S3)에서 산화 후에도 최종 생산된 재활용 성토재가 흑색을 띄워 미관이 떨어지기 때문이며, 폐주물사(30)가 30 중량부 이하이면 최종 생산된 재활용 성토재가 시공 시 다짐강도가 떨어지기 때문이다.
따라서 혼합 단계(S1) 에서는 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 50 : 10~20 : 30~40의 중량부로 혼합하여 pH 11~ 12로 변환된 혼합결과물을 얻는 것이다.
혼합단계(S1)에서 사용되는 상기 정수슬러지(10)는 정수 공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 황색 탈수물인 것을 특징으로 하며,
상기 정수슬러지(10)의 균등 재료로는 이산화티탄 제조공정의 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 적색 탈수물인 폐석고와 수산화알루미늄 제조공정 중 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 탈수물인 레드머드 슬러지로 사용 할 수 있는 것을 특징으로 하며,
혼합단계(S1)에서 사용되는 상기 연소재(20)는 제지폐수 처리시 발생되는 침전물을 탈수시켜, 탈수된 침전물을 900~1000℃에서 연소 후 발생되는 pH 11.5~12.5에 CaO성분이 40~50% 함유된 다공성 분말인 것을 특징으로 하며,
상기 연소재(20)의 균등 재료로는 단독 또는 혼합된 재료의 CaO 함량이 40~90%로 구성된 강알칼리성 분말로 사용 할 수 있는 것을 특징으로 하며,
혼합단계(S1)에서 사용되는 상기 폐주물사(30)는 주물 공정에서 형틀 사용 후 발생되는 SiO2가 주성분인 검정색 모래인 것을 특징으로 하며,
상기 폐주물사(30)의 균등 재료로는 건축 철거후 발생되는 모래 즉 SiO2가 주성분인 건폐 분쇄물로 사용 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
반응단계(S2)는 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 100 : 10~15중량부로 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화 시키고, 반응열을 발생시키기 위한 단계이다.
상세하게는 반응기에 상기 혼합단계(S1)에서 pH 11.5~12.5인 연소재(20)가 혼합되어 pH 11~ 12로 변환된 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물 100중량부에 이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1로서 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40) 10~15중량부를 넣어 10~20초 반응시켜, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 7~8로 중화 시키고, pH 11~ 12로 변환된 강알칼리성의 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 최대 pH가 1의 강산성인 액상부산물(30)의 화학반응에 의해 반응열을 발생시켜 주는 단계로써, 이와 같이 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 7~8로 중화 시켜 주는 이유는 최종 생산되는 제품인 재활용 성토재가 토양오염을 최소화하기 위함이며, 또한 화학반응에 의해 반응열을 발생시켜 주는 이유는 하단의 양생단계(S3)에서 수분 안정화 및 양생속도를 촉진시켜 양생시간을 단축시키기 위함이다.
이때 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물 100중량부에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40) 10~15중량부로 혼합하는 이유는 액상 부산물(40)이 10중량부 이하이면, 반응단계(S2)를 거친 반응물의 pH가 8~12 이상이 되어, 최종 제품인 성토재에 pH 상승에 따른 알칼리성의 용출수 발생의 원인이 되기 때문이며, 또한 원활한 산화작용이 이루어 지지 않아 최종생산물인 재활용 성토재가 검정색을 띄기 때문이다. 또한 액상 부산물(40)이 15중량부 이상이면 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH가 7 ~4이하가 되어, 최종 제품인 성토재에 pH 하향에 따른 산성 용출수 발생의 원인이 되기 때문이다.
따라서 반응단계(S2)에서는 반응기에 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 액상 부산물(40)을 100 : 10~15중량부로 혼합하는 것이다.
반응단계(S2)에서 사용되는 액상 부산물(30)은 이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1로서 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상이다.
양생단계(S3)는 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물에 발생되는 수분 및 반응열을 안정화 시키기고 반응물을 흙색상과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 단계이다.
상세하게는 상기 반응단계(2)에서 pH 11~ 12의 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 최대 pH가 1인 액상 부산물(40)이 혼합되어 강알칼리성 물질과 강산성 물질에 의한 화학반응으로 반응열이 발생되며, 이때 정수슬러지(10), 폐석고, 레드머드 슬러지 내부에 함유된 수분은 수증기로 발생된다. 따라서 양생단계(S3)는 20~35℃의 자연 상태에서 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물을 12~24시간 동안 60~120분에 한 번씩 혼합물을 뒤집어 공기와 접촉시켜 줌으로써, 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물은 수화작용에 의해 경화되며, 이때 화학적 반응열에 의해 경화속도가 촉진되며, 또한 액상 부산물(40)의 성분중 Fe는 Fe2O3로 치환되며, 상기 반응단계(2)거친 반응물은 단시간에 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 양생물이 된다.
흔히 나타나는 황토의 화학조성은 50~60％의 실리카(SiO2), 8~12％의 알루미나(Al2O3), 2~4％의 산화철(Ⅲ)(Fe2O3), 0.8~1.1％의 산화철(Ⅱ)(FeO), 약 0.5％의 이산화티탄(TiO2)과 산화망간(MnO), 4~16％의 석회(CaO), 2~6％의 산화마그네슘(MgO) 등과 같은 비율로 가장 흔하게 나타나는 것으로, 본원의 발명에서는 붉은색의 황토의 고유색상을 띄게 되는 주요성분이 산화철(Ⅲ)(Fe2O3)인 것으로 양생단계에서 철이 산소와 결합하여 산화제3철로 생성되도록 하는 과정인 것이다.
따라서 양생단계(S3)는 상기 반응단계(S2)를 거친 혼합물에 발생되는 반응열 및 수증기를 20~35℃의 자연 상태에서 12~24시간 동안 60 ~120분에 한 번씩 혼합물을 뒤집어 공기와 접촉시켜 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물을 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 양생물로 만드는 단계이다.
발명의 기술을 정리하면 매립으로 버려지는 폐기물인 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 SiO2 성분 즉 모래가 주성분인 폐주물사(30)를 일정 중량부로 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들어, 이에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 일정 중량부로 혼합하여, 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생 시키고, 이를 양생단계(S3)를 거쳐 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 혼합물을 공기 중에 산화시키면, 흙과 동일한 색상과 형태를 갖는 재활용 성토재가 제조되는 것이다.
이렇게 재활용 성토재 제조방법에 있어서, 제조된 재활용 성토재는 건축 토목의 성토에 사용되는 부족한 토사로 활용할 수 있어, 성토공사에 따른 공사 지연을 최소화 할 수 있는 장점을 갖고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법의 공정을 보인 블록 도를 나타내며,
도 2는 본 발명에 따른 혼합단계별 혼합물의 성분을 보이는 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 단계별 실시 예이며,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 재활용 성토재 이다.
이상으로, 본 발명에 따른 재활용 성토재 제조방법을 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 여기에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 사항과 균등한 범위의 모든 기술적 사상에 대하여 미친다고 할 것이다.
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*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 정수슬러지( 정수 공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 황색 탈수물)
20 : 연소재 (제지폐수 처리시 발생되는 침전물을 탈수시켜, 탈수된 침전물을 900~1000℃에서 연소 후 발생되는 pH 11.5~12.5에 CaO성분이 40~50% 함유된 다공성 분말 )
30 : 폐주물사(주물 공정에서 형틀 사용 후 발생되는 SiO2가 주성분인 검정색 모래)
40 : 액상부산물(이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1의 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상)
S1 : 혼합 단계
S2 : 반응 단계
S3 : 양생 단계
10 : 정수슬러지( 정수 공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 황색 탈수물)
20 : 연소재 (제지폐수 처리시 발생되는 침전물을 탈수시켜, 탈수된 침전물을 900~1000℃에서 연소 후 발생되는 pH 11.5~12.5에 CaO성분이 40~50% 함유된 다공성 분말 )
30 : 폐주물사(주물 공정에서 형틀 사용 후 발생되는 SiO2가 주성분인 검정색 모래)
40 : 액상부산물(이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1의 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상)
S1 : 혼합 단계
S2 : 반응 단계
S3 : 양생 단계
Claims (10)
- 수분이 40~45% 함유된 정수슬러지(10)에 CaO 성분이 40~50% 함유된 연소재(20)와 폐주물사(30)를 혼합하여, 정수슬러지의 수분을 분산시키고, 혼합물을 입자 상태로 만들기 위한 혼합단계(S1)와; 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물에 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상 부산물(40)을 혼합하여, 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물의 pH를 중화시키고, 반응열을 발생시키기 위한 반응단계(S2)와; 상기 반응단계(S2)를 거친 반응물의 수분 및 반응열을 안정화 시키고, 반응물을 흙과 동일한 색상으로 산화시키기 위한 양생단계(S3)를 구비한 재활용 성토재 제조방법에 있어서,
상기 정수슬러지(10)는 이산화티탄 제조공정의 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 적색 탈수물인 폐석고와 수산화알루미늄 제조공정중 폐수처리공정에서 발생되는 함수율 40~45%의 탈수물인 레드머드 슬러지인 것을 특징으로 하는 재활용 성토재 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 혼합단계(S1)는 정수슬러지(10)와 연소재(20)와 폐주물사(30)를 50 : 10~20 : 30~40의 중량부로 혼합 하는 것을 특징으로 하는 재활용 성토재 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 반응단계(S2)는 상기 혼합단계(S1)를 거친 혼합물과 액상부산물(30)을 100 : 10~15의 중량부로 혼합하는 것을 특징으로 하는 재활용 성토재 제조방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 연소재(20)는 제지폐수 처리시 발생되는 침전물을 탈수시켜, 탈수된 침전물을 900~1000℃에서 연소 후 발생되는 pH 11.5~12.5에 CaO성분이 40~50% 함유된 다공성 분말인 것을 특징으로 하는 재활용 성토재 제조방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 액상부산물(40)은 이산화티탄 제조공정시 발생되는 최대 pH가 1로서 FeSO4 성분이 19~20% 함유된 액상인 것을 특징으로 하는 재활용 성토재 제조방법.
- 삭제
- 제 1항 또는 제2항에 있어서,
상기 연소재(20)의 균등 재료로는 단독 또는 혼합된 재료의 CaO 함량이 40~90%로 구성된 pH 11.5~12.5의 강알칼리성 분말인 것을 특징으로 하는 재활용 성토재 제조방법
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20110015070A KR101127059B1 (ko) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | 재활용 성토재 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20110015070A KR101127059B1 (ko) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | 재활용 성토재 제조방법 |
Publications (1)
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| KR101127059B1 true KR101127059B1 (ko) | 2012-03-22 |
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ID=46142306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20110015070A KR101127059B1 (ko) | 2011-02-21 | 2011-02-21 | 재활용 성토재 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101127059B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220111502A (ko) | 2021-02-02 | 2022-08-09 | 주식회사 이노씨에스알 | 하수슬러지 중의 유기물 함유 파우더를 이용한 모르타르용 조성물 |
| KR20230127135A (ko) | 2022-02-24 | 2023-08-31 | 동창기업주식회사 | 유동층상 보일러 석탄회와 미분탄 석탄회를 포함하는 고화재 조성물 |
| KR102649728B1 (ko) | 2023-07-07 | 2024-03-20 | 주식회사 동아에이블 | 하수슬러지 및 발포유리비드를 이용한 보도블럭 제조방법 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002086121A (ja) | 2000-09-13 | 2002-03-26 | Nisshin Steel Co Ltd | 製鋼スラグおよび洗砂汚泥の処理方法 |
| KR100808359B1 (ko) | 2006-12-27 | 2008-02-27 | 주식회사 포스코 | 하수슬러지 고화 처리방법 |
| KR20080032386A (ko) * | 2006-10-09 | 2008-04-15 | (주)토고이알씨 | 분진을 이용한 고화제 제조방법 |
| KR20100127541A (ko) * | 2009-05-26 | 2010-12-06 | 이남훈 | 폐기물소각 비산재를 활용한 친환경 복토재 제조방법 |
-
2011
- 2011-02-21 KR KR20110015070A patent/KR101127059B1/ko not_active IP Right Cessation
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