KR101371281B1

KR101371281B1 - 수산화칼슘과 이산화탄소의 중화반응을 이용한 고품질 순환골재의 생산방법

Info

Publication number: KR101371281B1
Application number: KR20120031505A
Authority: KR
Inventors: 김진만; 홍성록; 김하석; 곽은구; 선정수
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2014-03-12
Also published as: KR20130109616A

Abstract

본 발명은 순환골재 생산공정 중에서 1차 화학적인 처리방법으로써 골재 세척수에 수산화나트륨(NaOH)을 용해시켜 수산화나트륨 수용액으로 제조 후 이산화탄소(CO₂)를 용해하여 탄산나트륨(Na₂CO₃) 수용액으로 제조된 수용액을 골재 세척시에 사용하면 탄산나트륨(Na₂CO₃)과 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 반응하여 탄산칼슘(CaCO₃)으로 석출되어 골재와 시멘트 페이스트 계면을 다공화한 다음, 2차 물리적 방법으로써 저속으로 원통용 마쇄장치를 회전시켜 골재간의 마찰과 자유낙하 에너지에 의한 충격력만을 이용하여 효과적으로 골재와 시멘트 페이스트 성분을 분리함으로써 고품질 순환골재를 생산하는 방법에 관한 것으로서, 고품질 순환골재를 생산할 뿐만 아니라 이산화탄소의 저감을 통한 온실효과 예방의 효과를 갖는다 할 것이다.

Description

수산화칼슘과 이산화탄소의 중화반응을 이용한 고품질 순환골재의 생산방법{The manufacturing method of high quality recycling aggregate using a neutralization reaction of calcium hydroxide and carbon dioxide}

본 발명은 수산화칼슘과 이산화탄소의 중화반응을 이용한 고품질 순환골재의 생산방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 순환골재 생산공정 중에서 1차 화학적인 처리방법으로써 골재 세척수에 수산화나트륨(NaOH)을 용해시켜 수산화나트륨 수용액으로 제조 후 이산화탄소(CO₂)를 용해하여 탄산나트륨(Na₂CO₃) 수용액으로 제조된 수용액을 골재 세척시에 사용하면 탄산나트륨(Na₂CO₃)과 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 반응하여 탄산칼슘(CaCO₃)으로 석출되어 골재와 시멘트 페이스트 계면을 다공화한 다음, 2차 물리적 방법으로써 저속으로 원통용 마쇄장치를 회전시켜 골재간의 마찰과 자유낙하 에너지에 의한 충격력만을 이용하여 효과적으로 골재와 시멘트 페이스트 성분을 분리함으로써 고품질 순환골재를 생산하는 방법에 관한 것이다.

골재는 주택 및 도로, 항만, 철도, 공항 등의 건설에 요구되는 중요한 자원으로 전국에서 연간 2억 5천만 톤이 소요되며, 건설공사 용적의 70~90%를 점유하고 있어 건설공사의 양과 질을 좌우하는 필수 불가결한 기초자재이다. 최근 들어, 기존에 사용되었던 강모래, 강자갈과 같은 천연골재의 부족량이 크게 감소하고, 환경규제의 강화 및 민원의 빈발로 골재의 공급여건이 갈수록 악화되고 있다.

최근 폐콘크리트를 재활용하여 건설 및 산업용 모래의 수급불균형 문제를 해결하기 위하여 국가· 사회적으로 지대한 관심을 모으고 있으며, 국내에서도 순환 골재를 생산하기 위한 제조· 생산기술이 다양하게 진행되고 있으나 폐콘크리트로부터 순환 골재 제조 시 발생되는 5mm 이하의 순환골재의 경우 파쇄 및 마쇄로 인해 폐콘크리트 미분말이 다량 함유되어 품질이 열악한 상황이며, 입도가 불량하고 흡수율이 높기 때문에 순환모래로 활용하기는 현실적으로 어려운 상황이다. 이러한 폐콘콘크리트 미분말을 제거하는 것이 고부가가치의 재활용 기술이 될 것이다. 국내의 건설폐기물 중간처리업체에서는 습식 공정을 통하여 세척 횟수를 증가하고 있으며, 양질의 골재를 얻기 위해서 파쇄 횟수의 증가도 지속적으로 증가하고 있다. 또한, 기존의 풍력선별 방식에 의한 순환모래 제조 시스템의 경우 여러 가지 제조방식의 한계로 인하여 폐콘크리트 미분말이 발생하고 있으며 그로 인한 고품질 순환골재를 얻는데 어려움이 발생하고 있다. 이처럼 폐콘크리트 미분말을 제거하는 것이 중요한 현 실정이며, 고품질의 골재를 얻기 위해서는 제조기술과 재활용 기술을 개발하는 것이 중요하다.

한편, 인류의 산업발전에 동반된 이산화탄소 배출의 증가로 인해 급속한 지구온난화가 초래되었으며, 전 세계적으로 이에 대한 대처가 시급하게 되었다. 국내외의 여러 기관에서 지구온난화 대응을 위한 기술 및 경제성 평가, 처리비용, 사회적 영향, 예상 규제, 지구환경 영향 등에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 더불어 이산화탄소 처리를 위한 다양한 기술이 적용되고 있으며, 기존의 산업현장에서 사용되고 있는 기술의 전환을 포함한 새로운 처리기술들이 개발되고 진화되고 있다.

이러한 지구온난화는 자연계의 기후시스템을 변화시켜 해수면의 상승, 국지성 폭우 및 폭설 등의 기상이변을 가져와 육상 및 해양 생태계에 변화를 일으키며 인류건강에 직· 간접적인 영향을 끼친다. 더욱이 앞으로 다가올 미래에는 온난화가 더욱 가속화되어 인류사회에 심각한 영향을 줄 것으로 예상된다.

대한민국 등록번호 제10-080714호(발명의 명칭: 가연성 폐기물을 연소하여 생긴 탄산가스를 이용한 순환골재의 석회성분의 제거방법; 2008년 02월 26일 공고) 대한민국 공개번호 제10-2009-0054672호(발명의 명칭: 황산을 공정수로 사용한 저속습식마쇄장치를 사용한 고품질 순환골재 제조방법; 2009년 6월 1일 공개)

본 발명은 건설폐기물 중 폐콘크리트를 재활용하여 고품질의 순환골재를 생산하기 위하여 순환골재 생산공정 중에서 1차 화학적인 처리방법으로써 골재 세척수에 수산화나트륨(NaOH)을 용해시켜 수산화나트륨 수용액으로 제조 후 이산화탄소(CO₂)를 용해하여 탄산나트륨(Na₂CO₃) 수용액으로 제조된 수용액을 골재 세척시에 사용하면 탄산나트륨(Na₂CO₃)과 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 반응하여 탄산칼슘(CaCO₃)으로 석출되어 골재와 시멘트 페이스트 계면을 다공화하고, 2차 물리적 방법으로써 저속으로 원통용 마쇄장치를 회전시켜 골재간의 마찰과 자유낙하 에너지에 의한 충격력만을 이용하여 효과적으로 골재와 시멘트페이스트 성분을 분리하여 순환골재의 품질을 향상시킴과 동시에 이산화탄소를 고정화함으로써 이산화탄소를 절감하는 고품질의 순환골재의 생산방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 폐 콘크리트를 투입하여 파쇄하고 이물질을 선별하여 입도별로 순환골재 생산방법에 있어서, 화학적 처리로 골재와 시멘트페이스트 계면을 취약하게 만든 후 기계적 처리로 저속의 습식마쇄기를 이용하여 효과적으로 골재와 시멘트페이스트 성분을 분리하여 고품질의 순환골재를 생산하는 방법으로서, a)세척수에 수산화나트륨(NaOH)을 용해하여 수산화나트륨 수용액을 제조하는 단계; b)상기 a)단계의 수산화나트륨 수용액에 이산화탄소(CO₂)를 용해하여 탄산나트륨(Na₂CO₃) 수용액을 제조하는 단계; c)상기 b)단계의 탄산나트륨 수용액으로 순환골재를 세척하는 단계; 및 d)상기 c)단계의 순환골재를 황산수를 공정수로 사용하여 저속습식마쇄장치로 마쇄하여 시멘트페이스트를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 d)단계의 공정수를 황산용액을 희석시켜 pH 5.6~6.0의 약산성수로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 d)단계의 습식마쇄장치는 마쇄시간 10~15분, 잔골재:조골재 중량비율 1:1.0~1:1.5 의 조건으로 순환골재를 마쇄하여 시멘트페이스트를 분리하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 화학적인 처리로서 폐콘크리트에 포함되어 골재의 품질을 저하시키는 시멘트 페이스트는 40% 공극과 15% 수산화칼슘(Ca(OH)₂), 그리고 45%의 고체수화물질로 이루어져 있으며 골재와의 부착강도가 골재의 강도와 유사하다는 특징을 가지고 있다. 이러한 시멘트 페이스트 구성 물질 중 수용성이며 알칼리 물질인 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 산성계 물질과 반응시키는 중화반응을 이용하여 제거할 수가 있다. 산성계 물질을 이용하여 시멘트페이스트 성분인 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 제거할 경우 골재와 부착되어 있는 계면을 다공화하여 취약한 환경을 만들 수 있으며 추후 골재강도보다 낮은 강도의 물리적 힘만으로 쉽게 시멘트페이스트 성분만을 제거할 수 있다. 사용할 수 있는 산성계 물질로는 황산, 염산, 질산 등 다양한 산성계 물질을 이용할 수 있지만 현재 세계적으로 국내에서 이슈가 되고 있는 저탄소 녹색 성장에 발맞출 수 있는 이산화탄소(CO₂)를 이용하는 것이 가장 경제성이 있는 것으로 골재 생산에 사용되어지는 골재 세척수에 이산화탄소(CO₂)를 용해시켜 탄산나트륨를 제조하는 것이다. 하지만 이산화탄소(CO₂)는 물에 용해도가 낮아 많은 양의 이산화탄소(CO₂)를 빠른 시간에 골재 세척수에 용해시키지 못하는 단점이 있어 골재 세척수에 수산화나트륨(NaOH)을 용해시켜 수산화나트륨 수용액으로 제조한 후 이산화탄소(CO₂)를 용해하여 탄산나트륨(Na₂CO₃) 수용액으로 제조하는 것이다. 이렇게 제조된 탄산나트륨 수용액을 골재 세척시에 사용하면 탄산나트륨(Na₂CO₃)과 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 반응하여 탄산칼슘(CaCO₃)으로 석출되어 골재와 시멘트페이스트 계면을 다공화 할 수가 있다. 실제로 다수의 연구자들은 시멘트페이스트, 모르타르 또는 콘크리트가 산성계 물질(acidic) 또는 마그네슘(magnesium)이 포함된 용액과 반응하여 시멘트계 생성물질이 용해되거나 걸러지면 강도 손실을 입는다고 연구결과를 발표하였으며 P.Kumar Mehta는 시멘트페이스트로부터 산화칼슘(CaO)이 1% 제거되면 약 2%의 압축강도가 저하된다고 보고하였다(2006, Concrete Microstructure, Properties and Materials, P.Kumar Metha, pp186~189).

두 번째는 본 발명은 기계적인 처리로서 골재에도 균열을 가하여 취약하게 만드는 기존 파·분쇄 방법이 아닌 골재를 보호하면서 페이스트를 제거하는 것으로서, 폐콘크리트를 2차 혹은 3차 파쇄 후, 상기와 같이 화학처리 과정을 통하여 골재와 페이스트의 강도차이를 크게 한 다음, 골재 표면에 붙어 있는 시멘트 페이스트만을 제거할 수 있는 마쇄방법을 이용하는 것이다. 일반적으로 마쇄 방법은 압력과 마모작용을 일컫는 것이지만 본 발명에서 제안하는 마쇄방법은 압력은 사용하지 않고 저속으로 원통용 마쇄장치를 회전시켜 골재간의 마찰과 자유낙하 에너지에 의한 충격력만을 이용하는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

이산화탄소 반응 메카니즘은 다음과 같다.

콘크리트의 이산화탄소 흡수

콘크리트는 크게 골재, 시멘트페이스트, 공극으로 구성되어 있으며 그 구성비는 일반적으로 골재 70%, 시멘트페이스트 25%, 공극 5%이다. 이 중 시멘트페이스트는 수화반응을 통해 60% 정도의 고체수화물과 40% 정도의 공극으로 형성이 되며, 고체수화물은 C-S-H, 모노설페이트(Monosulfate), 수산화칼슘(Ca(OH)₂) 등으로 구성되어진다. 이때 수산화칼슘이 차지하는 비율은 약 15%이며 이를 전체 콘크리트의 비율로 계산하면 수산화칼슘은 전체 콘크리트의 약 3.75%를 점유하게 된다.

콘크리트 중의 수산화칼슘은 탄산화 반응에 의하여 탄산칼슘으로 변형되는데 이 과정을 통해 이산화탄소를 흡수하게 된다. 즉 대기 중의 이산화탄소와 수산화칼슘이 반응하여 탄산칼슘(CaCO₃)화 되는 과정에서 이산화탄소를 소비하게 된다. 일반적으로 대기 중에 노출된 모든 콘크리트는 탄산화 과정을 통하여 이산화탄소를 재흡수 하지만 구조물의 대기 노출면이 용적에 비하여 작고 구성 재료인 콘크리트는 투기성이 작기 때문에 실제 사용 중 이산화탄소 재흡수량은 매우 낮다고 보고되어 지고 있다. 하지만 콘크리트 구조물이 해체되어 골재와 미분말 등으로 나눠지게 되어 콘크리트의 표면적이 대폭 증가하면 이산화탄소 흡수량이 증가하며 특히 시멘트페이스트와 잔골재 등으로 이루어진 미분말은 아주 큰 표면적으로 인하여 효과적으로 이산화탄소를 재흡수 한다. 최근의 연구결과에 의하면 시멘트 소성과정에서 발생한 이산화탄소 약 50%는 사용 중 또한 해체 후 순환과정을 통하여 재흡수가 가능하다고 보고되어지고 있다(최동욱, 한국콘크리트학회 친환경콘크리트 전문위원회, 2007). 따라서 폐콘크리트의 재활용은 천연자원의 고갈을 방지 및 자원의 재활용 측면에서 뿐만 아니라 지구 온실가스의 주범인 이산화탄소 배출의 저감에도 상당한 기여할 수 있는 중요한 기술이다.

이산화탄소와 수용액 중 수산화나트륨(NaOH) 사이의 반응 메카니즘

이산화탄소와 수용액 중 수산화나트륨(NaOH) 사이의 반응 메카니즘은 여러 문헌에서 소개되고 있으며(Detailed Modeling of the Chemosorption of CO₂ into NaOH in a Bubble column, C. Fleischer, 1996 / kinetics of Reaction between Carbon Dioxide in Aqueous Electrolyte Solution, Rezard Pohorecki and Wladyslaw Moniuk, 1988), 이산화탄소와 수산화나트륨 사이의 기본적인 흡수반응은 다음과 같은 메카니즘으로 요약될 수 있다.

(2-1)

(2-2)

(2-3)

(2-4)

(2-5)

반응식 (2-1)은 기체 상태의 이산화탄소가 수용액 중으로 물리적 용해되는 반응으로써 이 반응은 매우 빠른 반응으로 계면에서는 항상 평형을 이룬다고 가정할 수 있고 흔히 평형상수로 헨리상수(H)를 사용한다.

반응식 (2-4)는 액상에 녹아 있는 이산화탄소가 물과 반응하여 탄산수소이온(HCO₃ ^-)을 생성하는 반응으로서 비교적 낮은 pH에서만 일어나는 반응이다.

반응식 (2-2)와 반응식 (2-3)은 이론적으로는 가역반응이지만 실제적으로는 정반응이 역반응에 비해서 훨씬 지배적이어서 비가역 반응에 가깝다. 정반응은 발열반응이며 높은 pH에서 반응속도가 매우 빠른 것으로 알려져 있다. 반응식 (2-3)은 반응식 (2-2)에 비해서 반응속도가 상대적으로 매우 빠르기 때문에 이산화탄소와 수산화나트륨 사이의 반응에서 물질전달에 영향을 미치는 지배반응은 반응식 (2-2)라고 할 수 있다.

pH의 변화에 따른 각 이온의 평형농도는 도 1과 같으며, 높은 pH에서는 이산화탄소가 탄산이온(CO₃ ^2-) 형태로만 존재함을 알 수 있다. pH가 감소하면 탄산이온의 농도는 점차 감소하고 반면에 탄산수소이온의 농도가 점차 증가하는 것을 볼 수 있으며, pH 10.3 부근에서는 두 가지 이온이 동일한 농도로 존재함을 볼 수 있다. pH가 더 감소하면 탄산수소이온만이 존재하는 평형상태에 이르게 되고 pH가 7 이하일 때만 이산화탄소가 물리적으로 흡수된 상태로 존재할 수 있음을 알 수 있다.

도 1을 참고하여 고농도 수산화나트륨 수용액에 이산화탄소가 흡수될 때의 중화반응 메카니즘을 설명하면, 먼저 pH 13 이상의 강알카리성 수산화나트륨 수용액에 이산화탄소가 흡수되자마자 거의 계면에서 반응이 일어나 반응식 (2-3)의 정반응이 끝까지 진행된다. 이산화탄소를 계속 흡수시키면 탄산이온의 농도가 계속 증가하다가 중화가 거의 완료되어 수산화이온(OH^-)이 상당량 소모되면 반응식 (2-3)의 역반응이 일어나기 시작한다. 이 역반응에 따라 탄산이온의 농도가 다시 감소하면 탄산수소이온과 수산화이온이 생성되며 이 중 수산화이온은 새로 흡수되어 들어오는 이산화탄소에 의해 반응식 (2-2)에 따라 소모되고 탄산수소이온의 농도는 점차 증가하며 반응은 이제 계면에서가 아닌 액상 내부에서 일어나게 된다. 이산화탄소가 계속 흡수되어 수산화이온의 농도가 매우 낮아지게 되면 즉, pH가 낮아지면 이산화탄소가 물리적으로 흡수된 상태로 액상에 존재할 수 있게 된다.

반응속도 상수

수산화나트륨 용액을 이산화탄소 가스로 중화하는 공정은 화학반응을 동반한 흡수공정에 해당한다. 화학반응과 관련된 이산화탄소 흡수에 있어서 중요한 것 가운데 하나가 반응속도 상수를 구하는 것이다. 흡수속도는 부분적으로 수력학적 특성(유속, Gas Holdup, 기포 크기, 반응기의 구조 및 Flow Patten 등)에 의해 결정되고, 부분적으로는 계의 물리화학적 특성(액체의 점도, 표면장력, 밀도, 기체의 용해도 및 요액 내 확산계수, 반응 Kinetics 등)에 의해서 결정된다. 흡수속도를 나타내는 물리량으로 부피총괄 물질전달 계수(Volumetric Overall Mass Transfer Coefficient),

가 주로 사용되는데 위에서 언급한 수력학적 특성과 계의 물리적 특성 및 참여하는 화학반응의 반응속도 등에 의해 결정된다.

이산화탄소가 수산화나트륨 용액 속으로 흡수될 때 큰 변수로 작용하는 것이 용액 내에서 일어나는 화학반응속도이며 반응속도 상수가 기/액 흡수반응에 있어서 중요한 의미를 가진다. 따라서, 이산화탄소와 수산화나트륨 용액의 반응을 잘 이해하기 위해서는 반응속도 상수의 의미를 명확히 인식하여야 한다.

반응식 (2-3)의 반응속도는 반응식 (2-2)의 반응속도에 비해서 훨씬 크므로 반응식 (2-2)가 전체적인 반응속도를 결정하는데 지배반응이 된다. 반응식 (2-2)는 실질적으로 2차 비가역 반응이라고 간주할 수 있는데, 이것은 다음과 같이 증명될 수 있다. 이산화탄소와 물이 반응해서 탄산수소이온과 수소이온이 생성되는 반응은 반응식 (2-4)와 같다. 반응식 (2-4)에서 탄산수(H₂CO₃)는 모든 조건에서 무시할 정도로 작은 양이 생성되므로 무시되었다. 반응식 (2-4)에서 물은 소량의 흡수된 이산화탄소와 반응해서 평형에 이르게 된다. 평형에 도달했을 때 무한희석 용액에서 1차 이온화 상수를 계산하면 아래와 같이 나타낼 수 있다.

(2-6)

이온화 상수와 온도와의 관계에 관한 실험식이 문헌에 보고되어 있으며 식 (2-7)이 한 예이다.

(2-7)

식 (2-7)에서 K₁과 T의 단위는 각각 gmol/ℓ과 K이다.

수소이온과 수산화이온이 반응해서 물을 생성하는 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

(2-8)

반응식 (2-8)이 평형에 도달했을 때 이온화 상수는 다음과 같이 계산될 수 있다.

(2-9)

용액 내에 탄산수소이온과 탄산이온(CO₃ ^-)이 같이 존재하는 경우, 평형관계는 다음과 같이 표현될 수 있다.

(2-10)

반응식 (2-10)의 평형상수 값은 다음과 같다.

(2-11)

위와 같이 식들이 전제되었으므로 구하고자 하는 지배반응에 대해서 반응차수를 구할 수 있다. pH > 10인 용액의 기본적인 정반응은 이산화탄소와 수산화이온 사이의 가역반응이다.

(2-12)

위 반응식 (2-12)에서 이산화탄소와 수산화이온이 반응해서 탄산수소이온이 되는 반응을 정반응으로 간주하고 이때의 반응속도상수를

라고 하면, 그 반대 방향의 반응은 역반응이 되고 반응속도상수를

라고 한다.

일단 반응식 (2-12)가 평형에 도달하면 역반응속도

는 정반응속도

과 같아진다.

(2-13)

식 (2-6)과 식 (2-9)로부터 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있다.

(2-14)

식 (2-14)를 식 (2-13)과 결합하면

(2-15)

식 (2-13)을 다시 정리하면

(2-16)

식 (2-11)에서 알 수 있듯이, 반응식 (2-12)의 역반응은 탄산수소이온에 관한 1차 반응이다. 최종적으로 평형이 아닐 때 전체 반응속도

를 위해서 구한 식으로 표현하면 다음과 같아진다.

(2-17)

(2-18)

(2-19)

식 (2-19)에서

는

,

와 평행인

의 농도이며 아래와 같이 표현된다.

(2-20)

(2-21)

식 (2-19)에서

가

보다 월등히 크기 때문에 2차 비가역 반응으로 해석이 가능해진다. 즉,

(2-22)

따라서, 식 (2-13)~(2-22)은 반응식 (2-12)가 2차 비가역 반응이라는 것을 보여준다.

반응식 (2-12)의 속도상수는 아래처럼 용액의 이온세기에 비례하는 것으로 알려져 있다.

(2-23)

식 (2-23)의

,

의 값은 활성화 에너지(activation energy)등과 함께 여러 문헌에 보고되어 있다. Pohorecki 등은 반응속도 상수를 온도와 이온세기의 함수로 보고하였다.

(2-24)

식 (2-24)는 반응식 (2-12)의 반응속도상수를 구하는데 적절한 식이라 할 수 있다.

헨리의 법칙

기-액 계면에서

와

의 관계는 헨리의 법칙에 의해서 다음과 같이 주어진다.

(2-25)

여기서, 헨리 상수는 기-액 계면에서 평형관계를 결정짓는 평형상수로 사용이 되므로 기-액 흡수반응에 있어서 중요한 인자라고 할 수 있다.

전해질 용액에서의 이산화탄소에 대한 헨리상수는 아래의 관계식으로 구할 수 있다.

(2-26)

식 (2-26)에서,

(2-27)

(2-28)

(2-29)

,

값은 아래의 표 1과 같다.

위의 식 (2-16)~(2-19)와 아래의 표 1로부터 헨리 상수를 계산해 낼 수 있다. 헨리 상수가 구해짐으로 인해서 기/액 계면에서 평형관계가 구해진다.


0.091	0.066	-0.007
0.074	0.021	-0.010
0.079	0.021	-0.019
	0.012	-0.026
	-0.001	-0.029
	0.022	-0.016

또한, 2차 물리적 처리방법의 마쇄의 원리로서 마쇄기 내부에 골재를 투입한 후 저속으로 통을 회전시킴으로서 골재간의 마찰과 자유낙하로 인한 충격력으로 골재에 달라 붙어있는 구모르타르 성분인 시멘트페이스트를 제거하는 것이다.

일정 속도를 초과하게 되면 원심력에 의해 낙하하지 않고 고정 상태로 회전을 같이 하는 점을 유의하여야 하며 속도가 너무 느리면 위치에너지 감소로 인해 마쇄효율이 떨어지기 때문에 적절한 회전속도를 요구한다.

본 발명은 골재 세척수에 수산화나트륨(NaOH)을 용해시켜 수산화나트륨 수용액으로 제조 후 이산화탄소(CO₂)를 용해하여 탄산나트륨(Na₂CO₃) 수용액으로 제조된 수용액을 골재 세척시에 사용하면 탄산나트륨(Na₂CO₃)과 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 반응하여 탄산칼슘(CaCO₃)으로 석출되어 골재와 시멘트페이스트 계면을 다공화 함으로써 고품질 순환골재를 생산할 뿐만 아니라 이산화탄소의 저감을 통한 온실효과 예방의 효과를 갖는다 할 것이다.

도 1은 pH 변화가 각 이온의 평형농도에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.
도 2는 용수에 수산화나트륨과 이산화탄소의 용해에 따른 용수의 pH 변화를 측정한 결과는 나타낸 그래프이다.
도 3은 탄산나트륨 수용액에 수산화칼슘을 반응시켰을 때 반응생성물의 광물상 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 수산화나트륨의 농도에 따른 이산화탄소의 농도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 탄산나트륨과 수산화칼슘의 반응을 위한 실험모식도이다.
도 6은 탄산나트륨과 수산화칼슘의 반응에 따른 pH 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 탄산나트륨과 수산화칼슘의 반응에 따른 이산화탄소의 유량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 탄산나트륨과 수산화칼슘의 반응에 따른 반응 생성물의 광물상 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 탄산나트륨과 수산화칼슘의 반응에 따른 반응 생성물의 열분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 탄산나트륨수용액과 반응한 순환골재의 광물상 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 순환골재의 탄산나트륨 수용액과의 반응 전 후의 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 순환골재의 탄산나트륨 수용액과의 반응 전 후의 흡수율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 순환골재의 탄산나트륨 수용액과의 반응 전 후의 입도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 순환골재의 마쇄시간에 따른 조골재의 비율과의 관계를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의한 통상적인 변화가 가능하다.

<실시예 1>

이산화탄소와 수산화나트륨의 반응

이산화탄소는 물에 용해가 되기는 하나 용해도가 낮기 때문에 본 발명에 필요한 빠른 반응을 유도하기는 어렵다. 따라서 본 발명에서는 탄산수 대신 이산화탄소의 용해율을 높이기 위해 수산화나트륨을 사용하였다.

1-1. 1몰에 대한 반응 시험

pH의 변화측정

각 재료 1몰에 대한 양을 산정하여 각 반응을 걸칠 때 pH의 변화를 측정하였다.

사용재료는 용수로는 실온 20℃의 실험실 수돗물을 사용하였고, 수산화나트륨의 순도는 98%, 이산화탄소 가스, 수산화칼슘을 사용하였다.

사용량은 용수 60L, 수산화나트륨 80g, 이산화탄소 22.4L, 수산화칼슘 76g을 사용하였다.

이산화탄소는 분당 30L로 투입하였다.

그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 반응 전에는 투입물 없이 용수만 가지고 순환시켰으므로 pH는 중성에 가까운 7.6~7.7사이의 값을 나타내었다. 하지만 중성을 띠는 용수에 염기를 띠는 수산화나트륨이 용해되어 pH는 순간 12.65까지 올랐으며 스터링(stirring)을 통해 물에 계속 용해되면서 pH는 12.4정도의 일정한 값을 나타내었다.

이렇게 생성된 수산화나트륨 수용액에 이산화탄소를 투입하게 되면 탄산과 반응하여 pH는 낮아지지만 반응생성물인 탄산나트륨(Na₂CO₃) 또한 염기성을 띠기 때문에 11.6정도의 pH를 나타내었다.

광물상분석(XRD)

이산화탄소와 수산화나트륨의 반응으로 생성된 탄산나트륨 수용액과 수산화칼슘을 반응시켰을 때 생성되는 침전물을 샘플링하여 광물상분석을 실시하였다.

그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 반응 생성물인 탄산칼슘(CaCO₃)을 확인하기 위하여 X-선 회절 분석(X-ray Diffraction; XRD)을 통하여 광물상 분석을 한 결과로서, 본 시험에 쓰인 재료가 실제 공정이 쓰이는 재료가 아닌 순도가 높은 시약의 재료들이므로 본 시험의 반응생성물로 얻어진 침전물에서 거의 방해석(Calcite; CaCO₃)만 보여지는 것을 확인할 수 있었다.

1-2. 반응조 내의 이산화탄소의 거동과 수산화나트륨과 반응속도 관계

반응조 내의 이산화탄소에 대한 거동과 수산화나트륨이 이산화탄소와 반응속도에 미치는 영향을 알아보기 위한 시험을 하였다.

사용량은 용수 60L, 수산화나트륨 80g, 이산화탄소 22.4L, 수산화나트륨 수용액 농도 1%(605g), 3%(1865g), 5%(3160g)을 사용하였다. 이산화탄소는 30ℓ/min으로 투입하였다.

그 결과를 도 4에 나타내었다.

도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 이산화탄소만 투입했을 때는 이산화탄소 특성상 공기보다 무거워 아랫부분부터 차면서 올라가기 때문에 약 6분 후부터 이산화탄소 값이 측정되어 11.6% 부근에서 더 이상 변화가 없었다. 하지만 용수를 투입하면서 이산화탄소를 동시에 투입했을 때는 물의 낙차에 의해 밑에서부터 차오르던 이산화탄소가 물의 낙차 충격에 의해 위로 올라와 일찍 이산화탄소 값이 측정된 것으로 사료된다. 또한 물에 용해된 이산화탄소로 인해 이산화탄소만 투입했을 때보다 낮은 이산화탄소 값이 측정되었다.

수산화나트륨 농도 1%, 3%, 5%에서는 수산화나트륨으로 인해 이산화탄소가 모두 용해되어 각 농도별 반응이 모두 끝난 후부터 이산화탄소가 측정되었으며 농도가 클수록 용해되는 양도 많으므로 측정된 시간이 길게 나타났으며 이산화탄소 농도 또한 낮게 측정된 것으로 사료된다.

<실시예 2>

탄산나트륨과 수산화칼슘의 정량화 시험

수산화나트륨을 이용하여 제조한 탄산나트륨 수용액과 수산화칼슘의 반응 속도와 필요한 이산화탄소 양을 확인하여 탄산나트륨 수용액을 이용한 수산화칼슘의 탄산칼슘으로의 치환가능성 검토와 반응시 사용되는 이산화탄소 가스의 실험적 정량값을 검증하였다.

실험방법은 도 5의 실험장치의 모식도를 참고하여 다음과 같은 순서로 실시하였다.

①5% 수산화나트륨 수용액에 이산화탄소 가스를 투입하여 탄산나트륨 수용액을 제조하였다.

②상기 제조된 탄산나트륨 수용액을 옆 반응조로 옮기고 수산화칼슘을 각각 49g, 98g, 147g, 245g 넣었다. 이때, 시간별로 온도를 측정하였고, 1분 간격으로 pH측정을 하였으며 반응촉진을 위하여 1분에 3번 교반하여 주었다.

③반응이 끝나면 용액의 탄산칼슘을 침전시켜 침전물과 용액을 분리하였다.

④침전물과 분리된 용액을 다시 반응조에 넣고 이산화탄소를 투입하여 이산화탄소투입량 및 배출량을 측정하였다.

투입되는 이산화탄소량 - 배출되는 이산화탄소량 = 수용액과 반응된 이산화탄소량

⑤배출되는 이산화탄소는 가스분석기에 측정하여 이산화탄소의 농도를 확인하였다.

여기서, 이산화탄소의 농도가 100%라면 반응조의 수용액이 100% 반응한 것을 의미한다.

반응 전, 후 용액 pH 측정을 하였다.

2-1. 탄산나트륨 수용액 제조시 사용되는 이산화탄소의 용해율 측정

수준별로 실험을 진행하여 용수의 pH변화를 측정하여 반응의 종료를 예측하고 반응물의 광물분석을 통해 수산화나트륨의 잔량을 측정하여 반응에 필요한 이산화탄소의 정량을 확인하였다.

사용재료는 용수로는 실온 20℃의 실험실 수돗물을 사용하였고, 수산화나트륨의 순도는 98%, 이산화탄소 가스를 사용하였다.

사용량은 용수 1L, 수산화나트륨 53g을 사용하였다.

5% NaOH 수용액과 이산화탄소 가스를 투입하면 다음의 반응식에 의하여 탄산나트륨 수용액이 생성된다.

2NaOH+CO₂→ Na₂CO₃+H₂O (3-1)

pH 변화를 측정하였다.

그 결과를 표 2 및 도 6에 나타내었다.

표 2 및 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 반응 전에는 투입물 없이 용수만 가지고 순환시켰으므로 pH는 중성에 가까운 7.6~7.7 사이의 값을 나타내었으나, 중성을 띠는 용수에 염기를 띠는 수산화나트륨이 용해되어 pH는 순간 13.32까지 올랐으며 스터링(stirring)을 통해 용수에 계속 용해되면서 pH는 13 정도의 일정한 값을 나타내었다. 이렇게 생성된 수산화나트륨 수용액에 이산화탄소를 투입하게 되면 이산화탄소와 반응하여 pH는 낮아지지만 반응생성물인 탄산나트륨 또한 염기성을 띠기 때문에 9.53정도의 pH를 나타내었다.

이산화탄소의 유량을 측정하였다.

그 결과를 도 7에 나타내었다.

도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 이산화탄소의 유량 측정결과 투입되는 이산화탄소의 량에 비해 소량이 배출되다 반응이 종료되자 이산화탄소투입유량과 동일한 이산화탄소배출량을 나타내었다. 이산화탄소투입량과 이산화탄소배출량의 차이값을 이상기체 방정식 PV=w/M × RT을 이용하여 반응된 이산화탄소 값을 계산하였다.

먼저, 수산화나트륨 53g에 대한 이산화탄소의 양은 반응식 (3-1)에 의하여 29.15g 임을 알 수 있다.

상기 표 2에 시험 결과에 대한 반응 이산화탄소의 량은 20분 후 투입누적 이산화탄소의 량(100L)에서 20분 후 배출누적 이산화탄소의 량(78.5L)을 빼 주면 되므로 시험에 반응 이산화탄소의 량은 21.5L가 된다.

이를 이상기체 방정식에 의하여 이산화탄소의 량을 계산하면 다음과 같다.

PV=w/M × RT

(P=압력, V=부피, w=기체무게, M=몰 분자수, R=기체상수(0.082), T(273+℃)

압력 1atm, 부피 21.5L, 이산화탄소 분자량 44g, 기체상수 0.082 L·atm·K^-1·mol^-1, 절대온도 273+20℃를 대입하면 다음과 같다.

1atm × 21.5L = w/44 mol × 0.082 L·atm·K^-1·mol^-1 × (273 +20)K

따라서, 이산화탄소의 량(w)은 39.37g임을 알 수 있다.

그러므로 반응식(3-1)과 실제 실험에 의한 반응 이산화탄소 량의 차이는 상기 반응식에 의한 이산화탄소의 량(29.15g)에서 실험에 의한 반응 이산화탄소의 량(39.37g)을 빼 주면 -10.22g 즉, -5.20L 임을 알 수 있다.

이상과 같이, 이산화탄소의 유량 시험결과 위 식과 같은 이상기체 방정식을 이용하여 투입 이산화탄소량과 배출 이산화탄소량의 차이 값을 구하였다.

시험에 의한 투입 이산화탄소량과 배출 이산화탄소량의 차이 값은 39.37g으로 몰에 의한 계산식에 구한 차이값 29.15g와 차이가 나는 것으로 보아 실험시 좀 더 정확한 유량의 계측과 온도 측정이 필요하다고 사료된다.

2-2. 탄산나트륨에 반응하는 수산화칼슘의 양

사용재료는 용수로는 실온 20℃의 실험실 수돗물을 사용하였고, 수산화나트륨의 순도는 98%, 수산화칼슘을 사용하였다.

사용량은 용수 1L, 수산화나트륨 53g, 수산화칼슘을 각각 49g, 98g, 147g, 245g을 사용하였다.

이 때, 이산화탄소의 량 측정, 침전물의 광물분석(XRD), 침전물의 열분석(DT-TGA)을 하였다.

탄산나트륨(Na₂CO₃) 수용액에 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 첨가한 후 교반하면 다음의 반응식에 의하여 탄산칼슘(CaCO₃)이 생성된다.

Na₂CO₃+ Ca(OH)₂ → 2NaOH + CaCO₃ (3-2)

광물상분석(XRD)

탄산나트륨 수용액과 수산화칼슘을 반응시켰을 때 생성되는 침전물을 샘플링하여 광물상분석을 실시하였다.

그 결과를 도 8에 나타내었다.

도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이, 수산화칼슘 49g과 98g을 사용한 경우에는 수산화칼슘(학명:Portlandite)이 확인되지 않았고 수산화칼슘 147g과 245g을 사용한 경우에 수산화칼슘이 두드러지게 나타나는 것을 볼 수 있었다. 이 결과 수산화나트륨 5%를 이용하여 제조한 탄산나트륨과 반응하는 수산화칼슘 양은 98g 초과 147g 미만으로 판단된다.

열분석(DT-TGA)

탄산나트륨 수용액과 수산화칼슘을 반응시켰을 때 생성되는 침전물을 샘플링하여 열분석을 실시하였다.

본 시험에서의 열분석은 DT-TGA 시험기로 실험한 것을 분석한 결과로 시료를 1000℃ 이상으로 가열하여 감소하는 중량을 확인하여 물질의 어떠한 성분이 있는지 확인하는 방법으로 400~600℃ 사이에서의 질량감소는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)에서 결합수 (OH)₂가 증발하는 구간이고, 650~900℃ 사이에서의 질량감소는 탄산칼슘(CaCO₃)의 이산화탄소가 탈탄산화 되는 구간임을 이용하였다.

그 결과를 도 9에 나타내었다.

도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이, 수산화칼슘 49g, 98g을 반응시킨 침전물은 수산화칼슘(Ca(OH)₂)의 탈수 온도구간(400~600℃)에서 질량의 변화가 거의 없었으며 탄산칼슘(CaCO₃)의 탈탄산 온도구간(650~900℃)에서의 질량 변화가 큰 것을 볼 수 있었다. 한편, 수산화칼슘 147g, 245g을 반응시킨 침전물은 수산화칼슘의 탈수 온도구간(400~600℃)에서 질량의 변화를 보였다. 이러한 사실로부터 상기 광물분석(XRD)의 결과와 마찬가지로 수산화칼슘 98g 초과 147g 미만 사이의 반응한 수산화칼슘의 량이 존재한다는 것을 알 수 있었다.

<실시예 3>

순환골재를 사용한 수산화칼슘의 제거효과 측정

본 시험은 순환골재의 이산화탄소의 중화반응 후 변화하는 품질을 보기 위해 탄산반응 전 순환골재와 탄산반응 후 순환골재를 비교하고, 탄산반응 후 순환골재는 몰비로 계산한 탄산나트륨과 반응하는 수산화칼슘 양의 50%, 100% 2수준으로 두었다.

수산화칼슘의 제거효과를 알아보기 위해 측정항목 중에 광물분석(XRD)을 실시하고, 탄산에 의한 중화반응 후 순환골재의 물성을 알아보기 위해 탄산반응 전 순환골재와 탄산반응 후 순환골재의 물성을 확인하여 수산화칼슘의 제거에 의한 순환골재의 품질 변동을 확인하였다.

본 시험에 사용된 순환골재는 밀도 2.26, 조립율 2.46, 흡수율 7.8% 단위용적 1.50kg/㎥인 것을 사용하였다.

광물분석(XRD)

반응조에서 순도 98%의 수산화나트륨을 증류수에 희석하여 농도 5% 수산화나트륨 수용액을 제조한 후 이산화탄소를 투입하여 탄산나트륨 수용액을 제조하였다.

순환골재와 탄산나트륨 수용액 제조에 사용된 재료들은 몰비로 계산하여 투입하였다.

그런 다음, 순환골재를 상기 탄산나트륨 수용액이 있는 반응조에 침지하여 생성되는 침전물을 샘플링하여 수산화칼슘의 제거효과를 알아보기 위해 광물분석(XRD)을 실시하였다.

그 결과를 도 10에 나타내었다.

도 10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 시험의 반응생성물로 얻어진 침전물에서 거의 방해석(Calcite; CaCO₃)만 보여지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 탄산나트륨과 수산화칼슘이 반응하여 탄산나트륨은 수산화나트륨이 되고 수산화칼슘은 탄산칼슘으로 침전된 것을 알 수 있다. 수산화나트륨은 강염기성이므로 공정수가 강염기가 되므로 이 수용액에 다시 이산화탄소를 투입하면 약염기인 탄산나트륨 수용액으로 변한다. 이것으로 수산화칼슘이 반응하여 알칼리반응을 내는 성분이 제거 되었다고 볼 수 있다.

밀도

그런 다음, 순환골재를 상기 탄산나트륨 수용액이 있는 반응조에 침지하여 탄산반응 전 순환골재와 탄산반응 후 순환골재의 밀도를 KS F 2504에 준하여 측정하였다.

그 결과를 도 11에 나타내었다.

도 11에서 확인할 수 있는 바와 같이, 탄산반응 전 순환골재의 밀도보다 탄산반응 후 순환골재의 밀도가 약 5% 가량 향상되었음을 알 수 있었다.

또한, 수산화칼슘의 양을 100% 수준으로 실험했을 때보다 수산화칼슘의 양을 50% 수준으로 실험할 때가 좀 더 높은 밀도를 나타내고 있다. 수산화칼슘의 양 50%보다 100%가 밀도가 낮은 이유는 고정된 탄산나트륨 양에 비해 수산화칼슘 양이 늘어나 골재의 밀도에 영향을 주어 낮아진 결과이다.

흡수율

그런 다음, 순환골재를 상기 탄산나트륨 수용액이 있는 반응조에 침지하여 탄산반응 전 순환골재와 탄산반응 후 순환골재의 흡수율을 KS F 2504에 준하여 측정하였다.

그 결과를 도 12에 나타내었다.

도 12에서 확인할 수 있는 바와 같이, 흡수율의 결과는 Base 순환골재와 수산화칼슘의 양 50%와 100%의 반응 후 각각의 흡수율을 측정한 결과이다. 탄산나트륨수용액과 반응 후 흡수율은 30% 가량 낮아진 것을 알 수 있었다. 일반적으로 골재는 밀도가 상승하면 흡수율은 하락하므로 순환골재의 시멘트 폐이스트의 제거에 의해 밀도가 상승함에 따라 흡수율은 하락하는 결과로 나타났다.

입도

그런 다음, 순환골재를 상기 탄산나트륨 수용액이 있는 반응조에 침지하여 탄산반응 전 순환골재와 탄산반응 후 입도를 KS F 2502에 준하여 측정하였다.

그 결과를 도 13에 나타내었다.

도 13에서 확인할 수 있는 바와 같이, 탄산반응 전 순환골재와 탄산반응 후 순환골재의 입도곡선은 반응전보다 반응후의 입도가 0.3mm~2.5mm사이의 양이 늘어난 것을 알 수 있고 표준입도 곡선에 근사해짐을 알 수 있었다. 이는 순환골재에 부착된 시멘트 페이스트가 중화반응에 의해서 조각나거나 탈리되면서 작은 입자가 늘어나는 것으로 판단할 수 있다.

<실시예 4>

수산화칼슘이 제거된 순환골재의 2차 마쇄를 위한 최적 마쇄 조건 측정

가경식 믹서를 이용한 골재간에 마찰과 낙차를 이용하여 구모르타르분을 제거하였다. 공정에 사용하는 세척수는 황산용액을 희석시켜 pH 5.6~6.0의 약산성수로 변화시켜 사용하였으며 사용한 세척수는 기존에는 분당 1ℓ 순환하던 것을 분당 18ℓ로 증가시켜 사용 하였다.

또한 공정에서 보는 바와 같이 황산을 투입하는데 자동 센서를 부착하여 마쇄에 사용된 후 순환되어진 높은 pH를 가지는 용수가 용해조안의 pH를 6 이상으로 상승시키면 자동으로 황산용액이 용해조로 투입되어 일정한 pH를 유지할 수 있게 하였다.

또한 마쇄시간으로는 용해조 내부와 마쇄기 내부에 pH가 동일한 상태가 되었을 때 반응이 완료된 것으로 추정하여 동일 pH가 될 때까지 시험하였다.

마쇄 최적시간 조건을 찾기 위한 시험은 잔골재와 조골재를 중량비율별로 1차 투입하고 사용할 세척수를 전체골재 용적비율별로 2차 투입한 후 표 3 및 표 4와 같이 시간별로 마쇄실험을 실시하였다.

*잔골재 조골재 비율은 중량비로 함

*세척수 비는 전체 골재 용적비에 따름

*잔골재 : 0.3㎜이하 제거, 조골재 : 100㎜이상 치수 사용

상기의 시험결과를 도 14에 나타내었다.

도 14에서 확인할 수 있는 바와 같이, 순환골재의 밀도와 흡수율을 분석한 결과 요구 성능을 만족하는 최적 배합범위를 알 수 있었다. 요구 성능을 만족하는 범위 중에서 마쇄시간 15분과 잔골재:조골재 중량비율 1:1.0 이상이 순환골재 품질 기준안에서 제시하는 콘크리트용 골재 1종 기준인 절건밀도 2.2(g/㎤)이상, 흡수율 5% 이하를 만족할 뿐만 아니라 KS에서 제시하고 있는 천연골재 기준 밀도 2.5(g/㎤) 이상, 흡수율 3% 이하를 만족하는 평균범위인 것을 알 수 있었다. 따라서 고품질 순환골재 제조시 생산성을 감안할 경우 조골재를 비교적 많은 양을 투입하여 생산시간을 줄이는 방향이 경제적이라고 생각되며 생산성과 경제성면에서 최적의 마쇄 조건은 마쇄시간 10분, 잔골재:조골재 중량비율은 1:1.5 이상이 타당하다고 사료된다.

세척수비, 잔골재:조골재 중량비율, 마쇄시간 변화에 따른 순환골재 품질 변화를 살펴본 결과, 흡수율의 변화에서는 밀도와 마찬가지로 마쇄시간이 흡수율 변화에 있어 가장 주요한 인자로 나타났으며 흡수율 변화의 경향은 밀도변화와 유사하였다.

고품질 순환골재 제조를 위한 조골재를 이용한 마쇄실험결과 마쇄시간 15분, 잔골재:조골재 중량비율 1:1.0 이상이 목표 품질 절건밀도 2.5 이상 흡수율 3% 이하의 골재를 생산하는데 적합하며 현장 생산을 고려할 경우 마쇄시간 10분, 잔골재:조골재 중량비율 1:1.5 이상이 최적조건인 것으로 나타났다.

Claims

폐 콘크리트를 투입하여 파쇄하고 이물질을 선별하여 입도별로 순환골재를 생산함에 있어, a)세척수에 수산화나트륨(NaOH)을 용해하여 수산화나트륨 수용액을 제조하는 단계; b)상기 a)단계의 수산화나트륨 수용액에 이산화탄소(CO₂)를 용해하여 탄산나트륨(Na₂CO₃) 수용액을 제조하는 단계; c)상기 b)단계의 탄산나트륨 수용액으로 순환골재를 세척하는 단계; 및 d)상기 c)단계의 순환골재를 황산수를 공정수로 사용하여 저속습식마쇄장치로 마쇄하여 시멘트페이스트를 분리하는 단계를 포함하여 순환골재를 생산하는 방법에 있어서,
상기 d)단계의 공정수는 황산용액을 희석시켜 pH 5.6~6.0의 약산성수로 하여 투입하고,
상기 d)단계의 습식마쇄장치는 마쇄시간 15분, 잔골재:조골재 중량비율 1:1.5로 순환골재를 마쇄하여 시멘트페이스트를 분리하는 것을 특징으로 하는 고품질의 순환골재의 생산방법.
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