KR101228281B1 - 유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 슬래그를 수거하는 공정과; 상기 수거된 고로 슬래그를 100℃ 이상 온도의 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기 내부를 통과시켜 함수율 4.0%이하가 되도록 일정시간 동안 건조하는 공정과; 상기 건조된 고로 슬래그를 미분쇄기에 넣고 입도 50 내지 250mesh가 되도록 분쇄하는 공정과; 상기 분쇄된 분말 고로 슬래그에 물과 유용미생물 원액을 중량대비 1:400 내지 1:1000으로 희석한 액을 혼합하는 공정을 포함하는 유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 사용효율 및 활용범위가 극히 제한되던 고로 슬래그와 유용미생물을 일련적인 공정을 통해서 친환경 건축자재로 재활용하여 경제적인 이익을 창출할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 유용미생물을 이용하여 고로 슬래그에서 배출되는 유해물질을 최소화시켜 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법{Method to manufacture building materials using from blast furnace slag by effective microorganisms treatment}

본 발명은 유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소에서 발생하는 고로 슬래그와 유용미생물을 일련적인 공정을 통해서 가공하여 친환경 건축자재로 재활용할 수 있도록 하는 유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 철강산업의 부산물인 고로 슬래그는 고로 공정에서 선철을 제조할 경우 선철 1톤당 약 330kg의 부산물로 발생되고, 1400~2500℃의 고온용융 상태로 고로에서 배출된다.

이러한 고로 슬래그는 약 1% 정도의 유황이 주로 황화칼슘(CaS) 형태로 존재하고 있는데 이것은 물과 접촉시 황화 이온을 생성, 초기에는 연황색을 띠며 약한 온천 냄새와 함께 유해물질을 발생시켜 사용효율이 제한되는 문제점을 갖게 되었다.

아울러 유용미생물(Effective Microorganisms:EM)은 수질이나 토양개량과 오수처리 목적 등으로 널리 활용되고 있다.

이에 최근에는 고로 슬래그에 포함된 유해물질을 유용미생물을 이용하여 저감시켜 친환경 건축자재로 재활용하기 위한 방안이 그 어느 때보다 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

본 발명은 고로 슬래그와 유용미생물을 일련적인 공정을 통해서 가공 및 생산하여 친환경 건축자재로 활용할 수 있도록 하는 유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 고로 슬래그를 수거하는 공정과;

상기 수거된 고로 슬래그를 100℃ 이상 온도의 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기 내부를 통과시켜 함수율 4.0%이하가 되도록 일정시간 동안 건조하는 공정과;

상기 건조된 고로 슬래그를 미분쇄기에 넣고 입도 50 내지 250mesh가 되도록 분쇄하는 공정과;

상기 분쇄된 분말 고로 슬래그에 물과 유용미생물 원액을 중량대비 1:400 내지 1:1000으로 희석한 액을 혼합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 사용효율 및 활용범위가 극히 제한되던 고로 슬래그와 유용미생물을 일련적인 공정을 통해서 친환경 건축자재로 재활용하여 경제적인 이익을 창출할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 유용미생물을 이용하여 고로 슬래그에서 배출되는 유해물질을 최소화시켜 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법을 각 공정별로 나누어 상세하게 설명하면 다음과 같다.

<수거공정>

본 발명에서 사용되는 고로 슬래그는 제철소의 제강공정에서 배출되는 폐기물의 일종으로, 환경오염을 방지하기 위해서 고로 슬래그가 발생과 동시에 이를 별도의 저장탱크에 저장되도록 하고 이를 다시 운반차량을 이용하여 후속공정으로 운반하게 된다.

이때 운반차량은 고로 슬래그의 외부유출을 방지하기 위한 밀폐된 적재함(벌크)이 구비된 트럭을 사용함이 바람직하다.

따라서 고로 슬래그를 보관하기 위한 별도의 야적장 및 항만의 부두가 필요 없게 되므로 야적장 및 부두의 활용효율이 향상됨은 물론 고로 슬래그의 외부유출로 발생하는 환경오염을 최소화할 수 있게 된다.

<건조공정>

본 발명에서 건조공정은 수거된 고로 슬래그에 함유된 수분을 제거하기 위한 공정으로, 특히 고로 슬래그의 특성상 수분이 9.5 내지 19.0%가 함유되어 있으므로 유용미생물과 혼합 또는 활성화를 증대시키기 위해서 일정 함수율이 되도록 건조해야 한다.

즉, 분쇄공정을 위한 고로 슬래그에 수분이 함유되어 있으면 일정한 입도를 갖도록 분쇄작업이 불가능하고 또 그에 따른 장치의 과부하 및 불필요한 에너지의 소모가 커질 수밖에 없으므로, 결국 생산성의 저하는 물론 제조가격의 상승이 불가피하기 때문이다.

이를 위해 본 발명은 상기 수거된 고로 슬래그를 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기의 내부를 통과시켜 열풍으로 인해 고로 슬래그에 함유된 수분이 증발시켜 건조공정을 완료하게 된다.

특히 상기 건조로의 내부 열풍온도는 100℃ 이상을 유지함이 바람직한데, 이는 100℃ 이하에서는 통상 수분이 증발하기 어려운 조건이므로 고로 슬래그의 품질 및 가공효율이 저하되기 때문이다.

이때 고로 슬래그의 건조시간은 대략 40 내지 60분이 소요됨이 바람직한데, 이는 40분 이하의 시간이 소요될 경우 고로 슬래그의 건조효율이 저하되어 함수율이 4.0%이하 되지 않으므로 유용미생물과 입자가 뭉쳐서 활성화가 진행되지 않고, 반대로 60분 이상의 시간이 소요되면 함수율이 너무 낮아져서 주변으로 쉽게 비산되어 환경문제가 대두되기 때문이다.

<분쇄공정>

본 발명에서 분쇄공정은 건조된 고로 슬래그의 일정한 입도로 분쇄시켜 유용미생물과 혼합 및 활성화를 증대시키기 위한 매우 중요한 공정이다.

이를 위해 건조된 고로 슬래그를 미분쇄기에 넣고 입도 50 내지 250mesh가 되도록 분쇄하는데,

이때 건조된 고로 슬래그의 입도가 50mesh 이하가 되면 유용미생물과 서로 달라붙게 되어 활성화가 저하되고, 반대로 건조된 고로 슬래그의 입도가 250mesh 이상이 되면 비중이 너무 가벼워져 유용미생물과 활성화가 불필요하게 증대되어 사용효율이 저하되는 문제를 갖게 된다.

<혼합공정>

본 발명에서 혼합공정은 분쇄된 분말 고로 슬래그에 물과 유용미생물 원액을 중량대비 1:400 내지 1:1000으로 희석한 액을 혼합하여 고로 슬래그에 포함된 유해물질을 줄이기 위한 것이다.

이때 물과 유용미생물 원액은 중량대비 1:400 내지 1:1000으로 희석하여 분말 고로 슬래그와 혼합하게 되는데, 이는 고로 슬래그를 콘크리트에 첨가하는 비율에 따라서 선택적으로 달라질 수 있다.

전술한 본 발명 유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법을 통해서 제조된 조성물을 첨가한 모르타르 및 콘크리트와 미첨가한 모르타르 및 콘크리트를 VOCs 발생 용기에 넣고 밀폐하고, 60℃에서 12시간 VOC를 발생시켜 흡착튜브에 발생된 VOC 흡착한 후, 가스크로마토그라피(GC-MS)를 사용하여 VOC를 분석하였으며,

이에 대한 유용미생물 처리한 항산화 모르타르와 일반 모르타르를 실험한 결과는 표 1과 같았다.

일반 모르타르에서 발생되는 VOC그래프는 표 2와 같았다.

항산화 모르타르에서 발생되는 VOC그래프는 표 3과 같았다.

또한, 유용미생물 처리한 콘크리트와 일반 콘크리트를 실험한 결과는 표 4와 같았다.

일반 콘크리트에서 발생되는 VOC그래프는 표 5와 같았다.

항산화 콘크리트에서 발생되는 VOC그래프는 표 6과 같았다.

따라서 본 발명은 유용미생물을 이용하여 지금까지 별다른 용도가 없던 고로 슬래그를 친환경 건축자재로 사용하여 자원의 재활용은 물론 천연자원이 부족한 국내의 실정을 감안할 때 외화 절약에도 큰 도움이 될 수 있는 것이다.

이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연할 것이다.

Claims (1)

1. 고로 슬래그를 수거하는 공정과;
   상기 수거된 고로 슬래그를 100℃ 이상 온도의 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기 내부를 통과시켜 함수율 4.0%이하가 되도록 건조하는 공정과;
   상기 건조된 고로 슬래그를 미분쇄기에 넣고 입도 50 내지 250mesh가 되도록 분쇄하는 공정과;
   상기 분쇄된 분말 고로 슬래그에 물과 유용미생물 원액을 중량대비 1:400 내지 1:1000으로 희석한 액을 혼합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유용미생물과 고로 슬래그를 이용한 친환경 건축자재 제조방법.