KR101451501B1 - Composition of artificial aggregate and making method using inorganic sludge particle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 높은 강도를 갖지만 내수성이 약해 활용이 제한되고 있는 마그네시아 시멘트의 내수성을 향상시켜 바텀애쉬 등 낮은 품질의 골재 사용에 따른 콘크리트의 강도 저하 특성을 개선하기 위한 것으로, 마그네시아시멘트의 경화유도제로 염화마그네슘(MgCl2)의 사용을 줄이는 대신 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)의 사용량을 늘림으로써 내수성을 향상시키도록 한 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
또한 석탄화력 발전소나 소각로에서 배출되는 바텀애쉬(바닥재)가 경량이지만 입도가 불균질하고 특히 미립분이 많아 골재로 활용하기가 어려운 점을 감안하여 강도가 높은 마그네시아시멘트를 인공골재의 성형에 적용하되, 경화유도제로 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)의 적용으로 내수성을 향상시킴과 동시에 흡수율을 개선하여 도로 기층포장용 골재에 활용함으로써, 현재 천연골재의 고갈에 따른 건설자재의 부족에 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 폐기물 매립에 따른 환경오염의 방지와 폐기물을 재활용함으로써 국토의 손실과 자원의 낭비를 해소할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a waterproof synthetic resin composition which is improved in water resistance of a magnesia cement which has a high strength but is weak in water resistance, (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) in place of reducing the use of magnesium chloride (MgCl 2 ) as a curing inducer for magnesia cement, thereby improving the water resistance. The present invention relates to an artificial aggregate composition using sludge fine particles and a method for producing the same.
Considering that the bottom ash discharged from a coal-fired power plant or an incinerator is light in weight, but it is difficult to utilize it as an aggregate because of its heterogeneous particle size and especially fine particles, the magnesia cement having high strength is applied to the molding of artificial aggregate, cure induced zero ammonium phosphate: by utilizing the (NH 4 H 2 PO 4 MAP ) by applying improved and at the same time absorption rate improves the water resistance Sikkim as road base layer paving aggregate, are able to cope with the lack of a construction material according to the exhaustion of natural aggregate In addition, there is an effect of preventing loss of land and waste of resources by preventing environmental pollution caused by waste landfill and recycling waste.

Description

무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법{COMPOSITION OF ARTIFICIAL AGGREGATE AND MAKING METHOD USING INORGANIC SLUDGE PARTICLE}Technical Field [0001] The present invention relates to an artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles and a method for producing the same,

본 발명은 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세히는 매립처리되고 있는 폐콘크리트 슬러지나 바텀애쉬 등 1mm 이하의 무기질 미립자를 열처리 없이 상온 경화시켜 인공골재로 제조하기 위해, 강도가 높은 마그네시아시멘트와 상기 무기질 미립자를 경화유도제로 상온경화시켜 내수성이 향상된 순환골재 수준의 도로기층 포장용 인공골재로 활용하도록 한 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles and a method for producing the same, and more particularly, to a method for producing inorganic artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles, The present invention relates to an artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles having a high strength of magnesia cement and a method of curing the inorganic fine particles with a curing inducer at room temperature to improve the water resistance of the aggregate.

일반적으로, 석탄 화력발전소에서 부산물로 발생되는 바텀애쉬(바닥재)는 연소로 내에서 소결에 의해 입자가 형성된 상태에서 보일러 하부로 낙하되어 고형화된 물질을 매립지까지 이송하기 위하여 분쇄기를 사용하여 25mm이하의 입도로 분쇄시킨 것이다. 이와 같이 분쇄기에 의해 파쇄된 바텀애쉬는 1∼10mm 정도의 입경 범위로 구성되며, 총 석탄회 발생량의 10∼15% 정도가 발생하지만 재활용이 어려워 석탄회 처리장(회사장)에서 주로 매립 처리되고 있다. 과거 국토의 이용률이 높았던 시기에는 상기 파쇄된 바텀애쉬의 회 처리가 다소 용이하였으나, 최근 높은 경제 성장률로 인한 급격한 공장부지의 증가와 토지비의 상승으로 발전소 설비 면적의 3∼4배를 필요로 하는 처리장(회사장)을 구하기가 상대적으로 어려워지고 있는 것이 현실이다.Generally, the bottom ash generated as a by-product in a coal-fired power plant is dropped into the bottom of the boiler in the state where the particles are formed by sintering in the furnace, and the solidified material is transported to the landfill It is crushed by particle size. The bottom ash crushed by the crusher has a particle size of about 1 to 10 mm and generates about 10 to 15% of total fly ash. However, it is difficult to recycle and the bottom ash is mainly landfilled in the fly ash treatment plant (company head). In the past when the utilization rate of the country was high, the shredded bottom ash was easier to treat. However, recently, due to the rapid increase in the plant site due to the high economic growth rate and the increase of the land cost, (Company head) is getting relatively difficult to obtain.

따라서, 재활용률이 약 90%를 넘는 플라이애쉬의 경우와 같이 바텀애쉬의 활용방안에 대해서도 연구소나 학계에서 꾸준한 연구를 수행할 필요성이 제기되고 있다. 이러한 바텀애쉬를 골재로 사용한 예는 입도분리를 통해 자연산 및 인공골재의 일부를 대체하거나(한국 공개특허공보 공개번호 10-1997-074706호), 열병합 발전소의 바텀애쉬를 경량건자재의 제조에 일부 사용한 것(한국 공개특허공개 공개번호 10-1997-061815호)과, 플라이애쉬, 석고, 탄산칼슘 및 석회 등과 혼합하여 고압으로 압출하여 벽돌제품을 생산(미국 등록특허 등록번호 5,358,760)하는 등의 예가 있었다.Therefore, there is a need to conduct researches on the application of bottom ash in a research institute or academia as in the case of fly ash having a recycling rate of about 90% or more. An example of using such bottom ash as an aggregate is to replace part of natural or artificial aggregate by separation of granules (Korean Patent Laid-open Publication No. 10-1997-074706), or to use bottom ash of a cogeneration power plant for manufacturing lightweight building materials (Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1997-061815), fly ash, gypsum, calcium carbonate and lime, and then extruded at a high pressure to produce a brick product (US Pat. No. 5,358,760) .

그러나 대부분의 바텀애쉬는 1mm 이하의 미립분이 20∼40% 이상이 되는 등 골재로써의 품질이 낮아 발전소 주변의 노반 성토재로써 소량 사용되는 외에는 거의 대부분이 발전소 주변 처리장(회사장)에 단순 폐기 매립되거나, 내륙 또는 해안 매립지에 천연골재와 혼합하여 매립되는 실정에 있다. 따라서 회 처리장 용지확보의 어려움은 물론이고, 환경오염의 문제를 야기하는 바텀애쉬나 폐콘크리트 슬러지 등에 대한 처리가 문제로 되고 있다.However, in most bottom ash, the quality of aggregate is low, such as less than 1 mm of fine particles of 20 to 40% or more. Therefore, almost all of the bottom ash is used as a ligneous material around the power plant, , Landfill or coastal landfill with natural aggregates. Therefore, not only the difficulty of securing reclaimed landfill site, but also the treatment of bottom ash and waste concrete sludge which cause environmental pollution is a problem.

또한 일반적인 콘크리트는 시멘트, 골재(조골재, 세골재), 물 및 혼화재를 사용하여 표준 시방서의 배합에 따라 제조한다. 이러한 콘크리트에서 사용되는 골재는 천연의 골재를 분급하여 사용하는데, 천연골재의 국내 생산이 감소함에 따라 석산골재와 같이 주로 암석을 분쇄하여 사용하지만 석산골재도 환경훼손이라는 점에서 그 개발이 점차 어려워지고 있는 실정에 있다.Also, general concrete is manufactured according to the standard specification combination using cement, aggregate (coarse aggregate, fine aggregate), water and admixture. The aggregate used in such concrete is classified and used as a natural aggregate. As the domestic production of natural aggregate decreases, it is mainly used for crushing the rock as in the case of the aggregate. However, the development of the rocky aggregate is also becoming more difficult In fact there is.

본 출원인도 이러한 천연골재의 부족 문제를 해결하기 위하여 바텀애쉬를 사용한 고강도 콘크리트 조성물에 관한 방안을 특허출원하여 특허등록(등록번호 제10-1222212호)된바 있다. 상기 특허등록된 공보에 제시된 기술은 콘크리트 혼합물 1㎥의 단위중량 중 바텀애쉬를 전처리 없이 65∼85중량% 사용하고, 일반 포틀랜드시멘트를 15∼35중량% 사용하는 것을 기본 조성으로 하되, 물/시멘트 비가 40∼60%의 범위에서 습식혼합할때 바텀애쉬 내의 미립자가 응집되어 강도가 향상되도록 하기 위하여, 수성 에멀젼 유화제를 보조결합제로 첨가하는 바텀애쉬 콘크리트 조성물에 대한 것이다.The present applicant has also filed a patent application for a high strength concrete composition using bottom ash (Patent Registration No. 10-1222212) in order to solve the problem of insufficient natural aggregate. In the technology disclosed in the patent publication, the bottom ash is used in an amount of 65 to 85% by weight without pretreatment, and 15 to 35% by weight of common portland cement is used as a basic composition, The present invention relates to a bottom ash concrete composition comprising an aqueous emulsion emulsifier as an auxiliary binder to improve the strength of fine particles in the bottom ash when wet mixing is performed in a range of 40 to 60%.

상기 공보에 개시된 바와 같은 바텀애쉬를 사용한 콘크리트 조성물의 경우, 매립처리되기 전의 바텀애쉬를 미리 분급하여 입도분포를 조정하는 경우 품질은 높지 않지만 그 실효성이 있다. 그러나 분급처리하는 경우 활용이 더 어려운 1mm 이하의 슬러지 미립자가 30% 이상 발생하므로 매립량은 줄겠지만 미립자가 많아 연약 지반화 되는 등의 문제가 있다. In the case of the concrete composition using the bottom ash as disclosed in the above publication, the quality is not high when the particle size distribution is adjusted in advance by classifying the bottom ash before the landfill treatment, but it is effective. However, in the classification process, more than 30% of the sludge particles of 1 mm or less, which is more difficult to be utilized, will reduce the amount of the landfill, but there are problems such as soft ground due to a large number of fine particles.

한국 등록특허공보 제10-0860542호Korean Patent Registration No. 10-0860542 한국 등록특허공보 제10-1187409호Korean Patent Registration No. 10-1187409

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 점차 고갈되어 가고 있는 천연 또는 석산 골재를 대체하는 방안의 일환으로써, 폐콘크리트 처리 과정에서 발생하는 슬러지나 석탄화력 발전소에서 석탄을 연소시킨 후 발생하는 회분 중 노벽이나 과열기 및 예열기 등에 부착되어 자중에 의해 보일러 바닥에 떨어지는 바텀애쉬(bottom ash) 슬러지 등을 매립처리하는 대신에, 경화유도체에 의해 마그네시아시멘트와 함께 경화시켜 인공골재로 재활용하도록 하되, 특히 바텀애쉬를 콘크리트 배합용 인공골재로 만들어 발전소 주변에 폐기, 매립되어 있는 자원을 재활용하고, 천연골재의 사용을 경감시킬 수 있는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a method of replacing natural or rocky aggregate, Bottom ash sludge attached to furnace wall, superheater, and preheater and buried in bottom of boiler due to its own weight among the ash generated after coal is burnt is cured with magnesia cement by cured derivative, Recycled as aggregate, especially artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles, which can reduce the use of natural aggregate by recycling waste and buried resources around the power plant by making bottom ash into artificial aggregate for concrete formulation Method.

즉 본 발명은 폐콘크리트 슬러지나 바텀애쉬 슬러지를 분급처리하여 재활용하는 과정에서 남는 미립자 슬러지를 고가의 열처리 대신 상온에서 시멘트 결합시켜 인공골재(굵은 골재 또는 잔골재)로 재활용하기 위한 것으로, 저비용으로 종래의 순환골재와 동일하거나 보다 품질이 좋은 골재 제품을 생산할 수 있는 바텀애쉬 등 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.In other words, the present invention is to recycle waste sludge remaining in the process of classifying waste concrete sludge or bottom ash sludge by recycling as cement-bonded cement at room temperature instead of expensive heat treatment, as artificial aggregate (coarse aggregate or fine aggregate) The present invention is to provide an artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles such as a bottom ash which can produce an aggregate product having the same or better quality than the recycled aggregate and a method for producing the same.

또한, 본 발명의 다른 목적은 매립되어 있는 바텀애쉬를 도로기층 포장용 골재로 대량 사용하여 환경문제가 심화되고 있는 매립지 문제를 해결함으로써 화력발전에 의한 전기 생산이 원활하게 이루어지도록 한 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a method for producing a sludge fine particle by using inorganic sludge fine particles which can smoothly produce electric power by thermal power generation by solving the landfill problem in which the environmental problem is intensified by massively using the bottom ash as the aggregate for road- An artificial aggregate composition and a method for producing the same.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 강도는 높으나 내수성이 약한 마그네시아시멘트의 내수성을 향상시키도록 경화유도체로 사용되는 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2) 중에서 상기 염화마그네슘(MgCl2)의 일부를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 대체하여 사용하도록 한 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method for producing magnesium chloride (MgCl 2 ), which comprises the steps of mixing magnesium chloride (MgCl 2 ) and magnesium chloride (MgCl 2 ), which are used as curing derivatives to improve the water resistance of magnesia cement, The present invention also provides an artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles in which a part of magnesium (MgCl 2 ) is replaced with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) and a method for producing the same.

즉 무기질 슬러지 미립자를 시멘트 결합시킬 때 일반 포틀랜드시멘트로는 요구되는 골재강도(800∼1500㎏/㎠)의 달성이 어려우므로 고강도가 가능한 마그네시아시멘트를 적용하되, 그 내수성이 낮은 문제를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP) 등 인삼염 첨가물을 이용하여 향상시켜 인공골재의 경화시간을 단축시킬 수 있는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.In other words, it is difficult to achieve the required aggregate strength (800~1500 kg / ㎠) with general portland cement when cementing mineral sludge fine particles. Therefore, it is necessary to apply magnesia cement capable of high strength, 4 H 2 PO 4 : MAP) to improve the curing time of the artificial aggregate by using the ginseng salt additive, and a method for producing the artificial aggregate composition using the inorganic sludge fine particles.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물은, 50∼80중량%의 무기질 슬러지 미립자, 20∼50중량%의 마그네시아시멘트를 기본 조성으로 하되, 물/시멘트 비가 40∼90%의 범위에서 습식혼합할 때 상기 슬러지 내의 무기질 미립자가 응집되어 강도가 향상되도록 하기 위해, 경화유도체로써 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)를 4~6:1로 한 마그네시아시멘트를 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.In order to achieve the above-mentioned object, the artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles of the present invention comprises 50 to 80% by weight of inorganic sludge fine particles and 20 to 50% by weight of magnesia cement as a basic composition, (MgO) as a curing derivative and magnesium chloride (MgCl 2 ) as an industrial waste in order to improve the strength of the inorganic fine particles in the sludge when wet mixed in a range of 40 to 90% 4 to 6: 1 is used as the cement.

또, 상기 무기질 미립자는 폐콘크리트 슬러지나 바텀애쉬 슬러지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 50∼80중량% 함유하는 것이 바람직하며, 상기 인공골재 조성물은 메타카올린, 플라이애쉬, 실리카 흄 중의 하나 이상을 마그네시아시멘트 중량비의 0∼25중량%로 치환하여 시멘트 사용량을 저감시키도록 하는 것이 바람직하다.Preferably, the inorganic fine particles contain 50 to 80 wt% of at least one selected from the group consisting of waste concrete sludge and bottom ash sludge, and the artificial aggregate composition includes at least one of meta kaolin, fly ash, and silica fume It is preferable to substitute 0 to 25% by weight of the magnesia cement weight ratio to reduce the amount of cement used.

또, 마그네시아시멘트의 내수성 향상을 위해 염화마그네슘(MgCl2)의 40∼60%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용하는 것이 바람직하다.In order to improve the water resistance of the magnesia cement, 40 to 60% of magnesium chloride (MgCl 2 ) is preferably replaced with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP).

또, 무기질 슬러지 미립자와 혼련하여 인공골재를 형성하는 마그네시아시멘트에 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2) 및 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 혼합하여 인공골재를 형성하거나, 무기질 슬러지 미립자와 혼련하여 인공골재를 형성하는 마그네시아시멘트에 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)를 먼저 혼합하여 골재를 형성하고, 상기 골재를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)과 혼합하여 인공골재를 형성하는 것이 바람직하다.In addition, light burning magnesium oxide (MgO), industrial chloride water (MgCl 2 ) and ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) are added to magnesia cement which is kneaded with inorganic sludge fine particles to form artificial aggregate Lightweight magnesium oxide (MgO) and magnesium chloride (MgCl 2 ) for industrial use are first mixed with magnesia cement to form an artificial aggregate by mixing or kneading with inorganic sludge fine particles to form an artificial aggregate to form an aggregate , And the aggregate is mixed with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) to form an artificial aggregate.

또, 본 발명의 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재의 제조방법에 있어서, 무기질 슬러지 미립자를 포함하는 인공골재 조성물을 구형의 형상으로 성형하기 위해, 일정 각도로 기울어진 과립기 내에 혼합수를 미립으로 분사하여, 상기 회전용기 내의 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트가 혼련되어 눈덩어리가 뭉쳐지듯이 구형 입자로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하고 있다.Further, in the method for producing an artificial aggregate using the inorganic sludge fine particles of the present invention, in order to form the artificial aggregate composition containing the inorganic sludge fine particles into a spherical shape, the mixed water is injected into the granule So that the inorganic sludge fine particles and the magnesia cement in the rotary container are kneaded to form spherical particles such that snow lumps are aggregated.

또, 무기질 슬러지 미립자를 포함하는 인공골재 조성물을 구형의 형상으로 성형하기 위해, 상기 인공골재를 성형할 때 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트및 혼합수가 습식혼합되어 형성된 페이스트를 압출한 후, 상기 압출에 의한 압출물을 절단하고, 절단된 다수의 압출물을 회전용기에서 계속 회전시켜 구형으로 성형하는 것이 바람직하다.In order to form an artificial aggregate composition containing inorganic sludge fine particles into a spherical shape, a paste formed by wet mixing of mineral sludge fine particles and magnesia cement and mixed water at the time of molding the artificial aggregate is extruded, It is desirable to cut the extrudate and continue to rotate the cut extrudate in the rotary vessel to form a spherical shape.

또, 공업용 간수(MgCl2)의 40∼60%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용할 때, 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트의 혼련 단계에서 치환하여 사용하지 않고, 상기 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트를 혼련하여 골재를 성형하는 단계에서는 슬럼프의 강도를 높이기 위해 상기 공업용 간수(MgCl2)만 사용하여 골재의 강도를 높이고 흡수율을 낮춘 다음, 성형된 상기 골재를 바로 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)이 혼합된 수용액에 떨어뜨려 상기 골재의 표면부터 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 흡수시켜 강도와 내수성을 동시에 향상시킨 인공골재를 성형하는 것이 바람직하다.Further, when 40 to 60% of the industrial waste water (MgCl 2 ) is replaced with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP), the mineral sludge microparticles and the magnesia cement are not substituted and used in the kneading step, In the step of kneading the sludge fine particles and the magnesia cement to form an aggregate, only the above-mentioned industrial waste water (MgCl 2 ) is used to increase the strength of the aggregate and lower the water absorption rate, and then the formed aggregate is directly treated with ammonium phosphate 4 H 2 PO 4 : MAP) is dropped into an aqueous solution mixed with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) from the surface of the aggregate to form an artificial aggregate having improved strength and water resistance .

본 발명의 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법에 의하면, 석탄화력 발전소의 회 처리장에 약 1000만톤 이상이 매립되어 있는 바텀애쉬를 슬러지로 사용하여 인공골재를 대량 생산함으로써 폐기물을 재활용하는 효과가 얻어진다.According to the artificial aggregate composition using the inorganic sludge fine particles of the present invention and the method for producing the artificial aggregate, the artificial aggregate is mass-produced by using the bottom ash, which is buried in at least about 10 million tons of sludge, Effect is obtained.

또한, 본 발명에 따른 바텀애쉬 슬러지를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 바텀애쉬 미립자를 사용함으로써 고갈되어 가는 천연 골재를 대체할 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the artificial aggregate composition using the bottom ash sludge according to the present invention and the method for producing the artificial aggregate, the use of the bottom ash fine particles can replace natural aggregates that become exhausted.

또한, 본 발명에 따른 바텀애쉬 슬러지를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, MgCl2/MAP(NH4H2PO4)비율을 제어함으로써, 인공골재의 물성을 향상시킬 수 있으며, 혼화재 첨가에 의해 인공골재 수요자의 요구에 따르는 색감 및 물성을 갖는 인공골재 제품을 공급할 수 있는 효과도 있다.According to the artificial aggregate composition using the bottom ash sludge according to the present invention and the manufacturing method thereof, the physical properties of the artificial aggregate can be improved by controlling the ratio of MgCl 2 / MAP (NH 4 H 2 PO 4 ) It is possible to supply artificial aggregate products having color and physical properties according to the demands of the artificial aggregate consumer.

또한, 본 발명에 따른 바텀애쉬 슬러지를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조 방법에 의하면, 물에 미리 경화유도제로 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)를 혼합하여 일차 제조된 골재에 침적시킴으로써 치밀화와 동시에 압축강도를 향상시키고 인공골재의 응고시간을 단축시킬 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the artificial aggregate composition using the bottom ash sludge according to the present invention and the method for producing the same, ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) is previously mixed with water as a curing inducing agent and densified Thereby improving the compressive strength and shortening the coagulation time of the artificial aggregate.

도 1은 세골재로 분급된 바텀애쉬의 입도분포 그래프
도 2는 본 발명에 따른 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물을 혼련하여 제조하는 과립기의 정면도 및 측면도1 is a graph showing the particle size distribution of bottom ash classified into fine aggregate
2 is a front view and a side view of a granulator manufactured by kneading an artificial aggregate composition using the inorganic sludge fine particles according to the present invention

이하, 본 발명에 따른 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of an artificial aggregate composition using inorganic sludge fine particles according to the present invention and a method for producing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.

본 발명은 석탄화력 발전소 회 처리장에 매립되어 있는 바텀애쉬 슬러지나 이를 성토재 등으로 재활용하기 위해 분급처리할 때 발생하는 미립자 슬러지를 인공골재용 원료로 사용할 때, 바텀애쉬 슬러지와 마그네시아시멘트에 공업용 간수(MgCl2)를 섞은 혼합수를 혼합하여 제조한 후, 이를 인산염 처리하여 내수성을 향상시키는 방법으로 인공골재를 조성물을 구성하도록 한다.The present invention relates to a bottom ash sludge that is buried in a coal-fired power plant treatment plant, or fine sludge generated when a classification treatment is performed to recycle it as an embankment or the like, as a raw material for artificial aggregate. In the case of using bottom ash sludge and magnesia cement, MgCl 2 ), and then the mixture is treated with a phosphate to improve the water resistance, so that the artificial aggregate is made into a composition.

이러한 본 발명의 인공골재에 사용된 바텀애쉬 등의 슬러지 및 혼화재의 물리적 특성을 요약하면 다음의 표 1과 같다. 매립되어 있는 바텀애쉬의 입도분포를 첨부한 도 1에 도시하였는데, 일반 자연사(모래)에 비해 특히 1mm 이하의 미립분이 너무 많아 그대로는 일반 콘크리트로 사용이 어려워 이러한 과한 미립분을 고려한 특별한 활용설계가 필요함을 알 수 있다.Physical properties of the sludge and the admixture such as the bottom ash used in the artificial aggregate of the present invention are summarized in Table 1 below. As shown in FIG. 1 with the particle size distribution of the bottom ash buried, it is difficult to use the concrete as it is because the particulate content of less than 1 mm is too much in comparison with general natural sand (sand). It can be seen that it is necessary.

인공골재용 슬러지 및 혼화재의 물리적 성질.Physical Properties of Sludge and Admixture for Artificial Aggregate. 성분명Ingredients 비중 (g/㎤)Specific gravity (g / cm3) 흡수율(%)Absorption Rate (%) 분말도 (㎠/g)Powder (㎠ / g) 석산골재Rocky aggregate 2.572.57 1.431.43 -- 바텀애쉬Bottom ash 2.032.03 8.128.12 -- 폐콘크리트슬러지Waste concrete sludge 2.572.57 -- -- 플라이애시Fly ash 2.652.65 -- 4,8304,830 메타카올린Meta kaolin 2.832.83 -- 5,5805,580 실리카흄Silica fume 2.162.16 -- 200,000200,000

다음의 표 2는 바텀애쉬와 석산골재의 화학성분을 나타낸 것으로 화학성분상에 골재나 콘크리트에 유해한 성분이 포함되어 있지 않으며, 플라이애쉬의 경우와 매우 유사한 결과를 나타내었다. 이는 바텀애쉬의 주성분이 5∼7% 함유된 미연탄분과 함께 플라이애쉬와 마찬가지로 주로 Al2O3 와 SiO2로 이루어져 있음을 나타낸다. The following Table 2 shows the chemical composition of bottom ash and silica aggregate. The chemical composition does not contain any harmful substances in the aggregate or concrete, and the results are very similar to those of fly ash. This indicates that the main component of bottom ash is composed mainly of Al 2 O 3 and SiO 2 as well as fly ash together with the non-briquette containing 5 to 7%.

콘크리트용 골재 및 혼화재의 화학 성분Chemical Composition of Concrete Aggregate and Admixture 성분명Ingredients SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCaO MgOMgO K2OK 2 O SO3 SO 3 불순물impurities 석산골재Rocky aggregate 55.9055.90 17.3117.31 8.728.72 6.806.80 4.834.83 5.015.01 -- 3.303.30 바텀애쉬Bottom ash 48.2048.20 22.9022.90 14.7714.77 7.637.63 1.601.60 0.350.35 0.500.50 6.506.50 폐콘크리트 슬러지Waste concrete sludge 27.6327.63 22.522.5 0.620.62 42.5342.53 6.56.5 -- 0.60.6 34.534.5 플라이애쉬Fly ash 57.4757.47 24.1624.16 7.587.58 4.324.32 1.211.21 1.211.21 3.163.16 -- 활성고령토Active kaolin 32.2632.26 16.5716.57 4.11 4.11 0.630.63 5.475.47 -- 0.530.53 --

즉, 본 발명자들이 물리, 화학적 분석을 통해 바텀애쉬를 평가하여 본 결과, 성분면에서 건설재료로 활용하는데 무리가 없는 것이 확인되었다. 다만 그림 1에서 볼 수 있듯이 일반 자연사(모래)에 비해 특히 1mm 이하의 미립분이 너무 많아 이를 고려한 활용설계가 필요함을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서는 처리장(회사장)에 매립되어 있는 바텀애쉬 슬러지나 폐콘크리트 슬러지 등의 미립 슬러지를 사용하여 상온에서 구형으로 경화시킴으로써 이를 범용 콘크리트의 인공골재로 사용하는 것이 경제성 면에서 제일 활용가능성이 크다고 판단하였다.That is, the present inventors evaluated the bottom ash through physical and chemical analysis, and as a result, it was confirmed that there is no problem in utilizing the bottom ash as a construction material on the component side. However, as shown in Fig. 1, it is understood that the utilization design considering the natural microstructure (sand) is necessary because the amount of fine particles less than 1 mm is too much. Therefore, in the present invention, the use of fine sludge such as bottom ash sludge or waste concrete sludge embedded in a treatment plant (company site) as a synthetic aggregate of a general-purpose concrete by curing it at a room temperature at a room temperature, .

먼저 다음의 표 3과 같이 240Kgf/㎠ 기준의 압축강도를 갖는 일반 시멘트 모르타르 공시체를 제조하여 바텀애쉬가 천연모래를 어느 정도로 대체 가능한지를 검토하고자 하였다. 경화유도제의 강도발현을 위한 수경성 주결합재로는 밀도 3.15(kg/㎥)의 1종 보통 포틀랜드시멘트를 사용하였으며 물/시멘트비(W/C)는 슬럼프 12㎝를 기준으로 40∼60중량% 범위로 조절하였다. 혼화재로는 모르타르의 유동성을 확보하기 위하여 (주)금륜의 나프탈렌계 고성능 감수제를 사용하였다. As shown in Table 3 below, the general cement mortar specimens having a compressive strength of 240 Kgf / ㎠ were prepared to examine the degree of substitution of the natural sand by the bottom ash. The water / cement ratio (W / C) was in the range of 40 to 60 wt% based on 12 cm of slump. The water / cement ratio (W / C) Respectively. As the admixture, a naphthalene-based high-performance water reducing agent of gold ring was used to secure the fluidity of the mortar.

이로부터 바텀애쉬의 경우 천연모래에 비해서는 강도가 많이 저하되고, 특히 바텀애쉬를 분급처리하여 1mm 이하의 미분만을 사용할 경우 강도발현을 기대할 수 없어 인공골재로써의 강도 특성을 발휘할 수 없었다.From these results, the strength of the bottom ash is lower than that of the natural sand. In particular, when the bottom ash is classified, only the fineness of 1 mm or less is used, the strength can not be expected to be exhibited.

바텀애쉬 모르타르 공시체의 강도 비교Comparison of Strength of Bottom Ash Mortar Specimen NONO 바텀애쉬(kg)Bottom ash (kg) 시멘트
(kg)cement
(kg) 물
(kg)water
(kg) C/(S+a)C / (S + a) W/C
(%)W / C
(%) 압축강도
7일(kg/㎠)Compressive strength
7 days (kg / ㎠) 비 고Remarks 3-13-1 12461246 350350 246246 0.281 0.281 45%45% 166.9166.9 P.C.,　강모래P.C., river sand 3-23-2 12461246 350350 246246 0.281 0.281 70%70% 84.684.6 P.C.,　분급 바텀애쉬P.C., Classified Bottom Ash 3-33-3 12351235 350350 210210 0.283 0.283 90%90% 60.560.5 P.C., 1mm 이하의 바텀애쉬　P.C., bottom ash less than 1mm 3-43-4 12471247 350350 176176 0.281 0.281 80%80% 281.5281.5 M.C., 1mm 이하의 바텀애쉬M.C., bottom ash less than 1 mm 3-53-5 12451245 350350 140140 0.281 0.281 90%90% 212.7212.7 M.C./MAP,　1mm 이하의 바텀애쉬M.C./MAP, bottom ash less than 1mm

반면 경소 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)을 4~6:1의 중량비율로 사용하는 마그네시아시멘트를 사용하는 경우 높은 강도를 보여주어 골재나 콘크리트로써의 사용 가능성을 갖는 것으로 나타났다. 그러나 마그네시아시멘트로 결합되는 콘크리트는 물에 담글 경우 3일 정도 지나면 형체를 잃어 이의 내수성을 개선하지 않으면 실제로는 사용이 어렵다. 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2) 대신 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 경화유도제로 사용하는 경우 내수성은 향상되나 슬럼프가 낮아져 물/시멘트비가 높아지고 강도가 약간 저하되는 문제가 있다. 따라서 염화마그네슘(MgCl2)과 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 40∼60중량% 범위로 섞어 사용하면 표 3의 3-4번 시편에서 보듯이 내수성이 개선되었으면서도 강도가 높아 인공골재로 사용하기에 충분한 특성을 발휘하는 것으로 나타났다. 그 결과 바텀애쉬에 마그네시아시멘트를 최소 25중량% 첨가할 때 21MPa 이상의 강도를 나타내었다.On the other hand, when magnesia cement using magnesium oxide (MgO) and magnesium chloride (MgCl 2 ) for industrial use at a weight ratio of 4 to 6: 1 is used, it shows high strength and has possibility of being used as aggregate or concrete appear. However, concrete that is bonded with magnesia cement is difficult to use unless it is deformed after 3 days when immersed in water and its water resistance is not improved. When ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) is used as a curing agent instead of magnesium chloride (MgCl 2 ) for industrial use, the water resistance is improved but the slump is lowered and the water / cement ratio is increased and the strength is slightly lowered. Therefore, when a mixture of magnesium chloride (MgCl 2 ) and ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) is used in a range of 40 to 60 wt%, the water resistance is improved as shown in the specimen 3-4 of Table 3, And exhibited sufficient properties for use as artificial aggregates. As a result, when at least 25 wt% of magnesia cement was added to bottom ash, the strength was 21 MPa or more.

따라서 본 발명의 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재의 조성물은 폐콘크리트 슬러지나 바텀애쉬 슬러지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 50∼80중량% 함유한 무기질 슬러지 미립자, 20∼50중량%의 마그네시아시멘트를 기본 조성으로 인공골재를 구성하되, 물/시멘트 비가 40∼90중량%의 범위에서 습식혼합할 때 상기 슬러지 내의 무기질 미립자가 응집되어 강도가 향상되도록 하기 위해서, 경화유도체로써 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)을 4∼6:1의 중량비율로 함께 혼합한 마그네시아시멘트를 사용하게 된다.Therefore, the composition of the artificial aggregate using the inorganic sludge microparticles of the present invention is composed of inorganic sludge fine particles containing 50 to 80 wt% of at least one selected from the group consisting of waste concrete sludge and bottom ash sludge, 20 to 50 wt% of magnesia cement In order to improve the strength of the inorganic fine particles in the sludge when the water / cement ratio is wet mixed with the water / cement ratio within the range of 40 to 90% by weight, the lightweight magnesium oxide (MgO) and magnesium chloride (MgCl 2 ) for industrial use are mixed together at a weight ratio of 4 to 6: 1.

이러한 본 발명의 인공골재 조성물은 메타카올린, 플라이애쉬, 실리카 흄 중의 하나 이상을 마그네시아시멘트 중량비의 0∼25중량%로 치환하여 사용함으로써, 인공골재의 색감을 조절하고 강도를 향상시키면서 시멘트 사용량도 저감시키도록 한다.The artificial aggregate composition of the present invention can be used by replacing at least one of meta kaolin, fly ash and silica fume with 0 to 25 wt% of the magnesia cement weight ratio, thereby controlling the color tone of the artificial aggregate, .

또한 내수성이 약한 특징이 있는 마그네시아시멘트의 내수성의 향상을 위해 염화마그네슘(MgCl2)의 40∼60중량%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용할 때에는 무기질 슬러지 미립자와 혼련하여 인공골재를 형성하는 마그네시아시멘트에 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2) 및 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 혼합하여 인공골재를 형성하거나, 무기질 슬러지 미립자와 혼련하여 인공골재를 형성하는 마그네시아시멘트에 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)를 먼저 혼합하여 골재를 형성하고, 상기 골재를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)과 혼합하여 인공골재를 형성할 수도 있다.In order to improve the water resistance of magnesia cement having weak water resistance, 40 to 60 wt% of magnesium chloride (MgCl 2 ) is preferably substituted with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) When used in place of ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP), when used, light burning magnesium oxide (MgO) and magnesium chloride (MgCl 2 ) as industrial wastes are added to magnesia cement which is kneaded with inorganic sludge fine particles to form artificial aggregate. ) and ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4: MAP) were mixed to form a man-made aggregates, or gyeongso (輕燒), magnesium oxide (MgO) and industrial guards on magnesia cement to form the artificial aggregate and inorganic sludge particles and kneading Magnesium chloride (MgCl 2 ) may be mixed first to form an aggregate, and the aggregate may be mixed with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) to form an artificial aggregate.

다음은 상기한 바와 같이 조성되는 인공골재 조성물을 제조하는 제조방법을 설명하도록 한다.Next, a manufacturing method for manufacturing an artificial aggregate composition to be formed as described above will be described.

폐콘크리트 슬러지나 바텀애쉬 슬러지 중에서 선택되는 하나 이상의 무기질 슬러지 미립자를 포함하는 인공골재 조성물을 구형의 형상으로 성형하기 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 일정 각도로 기울어져 회전하는 과립기(3)의 회전용기(1) 내에 콘크리트 강화제와 물이 혼합된 혼합수를 미립으로 분사하여, 상기 회전용기(1) 내의 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트가 혼련되어 눈덩어리가 뭉쳐지듯이 구형 입자(2)로 형성되도록 함으로써 본 발명의 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재를 제조하도록 한다. 즉 마그네시아시멘트와 함께 혼합수를 분사하여 습해진 폐콘크리 슬러지나 바텀애쉬 슬러지 미립자에 회전 운동을 가하여 전동에 의한 치밀한 구형 입자로 성형하여 인공골재를 제조하게 된다.As shown in FIG. 2, granulator 3, which is inclined at a predetermined angle and rotates, is used to form an artificial aggregate composition containing at least one inorganic sludge fine particle selected from waste concrete sludge and bottom ash sludge, The mixed sludge fine particles and the magnesia cement in the rotary vessel 1 are kneaded to form spherical particles 2 as if the snowballs are aggregated, To thereby produce an artificial aggregate using the inorganic sludge fine particles of the present invention. That is, mixed water is sprayed together with magnesia cement to form wet spherical pulverized concrete sludge or bottom ash sludge fine particles, and spherical particles are formed by rolling to produce artificial aggregate.

다른 방법으로 폐콘크리트 슬러지나 바텀애쉬 슬러지 중에서 선택되는 하나 이상의 무기질 슬러지 미립자를 포함하는 인공골재 조성물을 구형의 형상으로 성형하기 위해, 상기 인공골재를 성형할 때 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트및 혼합수가 습식혼합되어 형성된 페이스트를 압출한 후, 상기 압출에 의한 압출물을 절단하고, 절단된 다수의 압출물을 회전용기에서 계속 회전시켜 구형으로 성형하여 인공골재를 제조하게 된다.Alternatively, in order to form an artificial aggregate composition containing at least one inorganic sludge fine particle selected from waste concrete sludge and bottom ash sludge into a spherical shape, inorganic sludge fine particles, magnesia cement, After the mixed paste is extruded, the extrudate by the extrusion is cut, and the cut extrudate is continuously rotated in a rotary container to form a spherical shape to produce an artificial aggregate.

한편, 상기한 인공골재의 제조방법에 있어서, 내수성을 향상을 위해 공업용 간수(MgCl2)의 40∼60%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용할 때, 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트의 혼련 단계에서 치환하여 사용하지 않는 방법도 있다. 즉 상기 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트를 혼련하여 골재를 성형하는 단계에서는 슬럼프의 강도를 높이기 위해 상기 공업용 간수(MgCl2)만 사용하여 골재의 강도를 높이고 흡수율을 낮춘 다음, 성형된 상기 골재를 바로 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)이 혼합된 수용액에 떨어뜨려 상기 골재의 표면부터 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 흡수시켜 강도와 내수성을 동시에 향상시킨 인공골재를 제조할 수도 있다.In order to improve the water resistance of the artificial aggregate, when 40 to 60% of industrial waste water (MgCl 2 ) is replaced with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP), the inorganic sludge fine particles And magnesia cement in the kneading step. That is, in the step of kneading the inorganic sludge fine particles and the magnesia cement to form an aggregate, only the industrial waste water (MgCl 2 ) is used to increase the strength of the aggregate and lower the water absorption rate to increase the strength of the slump, (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) from the surface of the aggregate by dropping it in an aqueous solution mixed with phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) to produce an artificial aggregate having improved strength and water resistance It is possible.

이하 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to comparative examples.

비교예 1Comparative Example 1

일반 모르타르의 성형은 일반 세골재(강모래)와 포틀랜드 시멘트를 먼저 상기한 표 3의 조성에 맞게 칭량하여 건식으로 혼합한 다음, 물/시멘트비 40%에 맞춰 물을 첨가한 다음 습식으로 혼련한 후 공시체를 제조하였다. 양생은 공기 중에서 24시간 행하였으며 탈형 후 온도가 조절된 저수조에 담가 7일 후 압축강도를 측정하였다. 이를 시편 3-1로 하여 다른 시험의 기준으로 하였다.For general mortar molding, general fine aggregate (steel sand) and Portland cement were weighed according to the composition shown in Table 3, dry mixed, water was added to the water / cement ratio of 40%, kneaded by wet blending, . Curing was carried out in air for 24 hours. After demoulding, the compressive strength was measured 7 days after immersion in a temperature controlled water tank. This was referred to as Piece 3-1 for other tests.

비교예 2Comparative Example 2

분급처리를 하지 않은 매립되어 있는 바텀애쉬 자체를 통상 세골재로 사용하는 강모래 전부의 중량%로 치환한 공시체를 제조하였다(시편 3-2). 이 경우 일반 강모래를 사용한 공시체(시편 3-1)에 비해 강도가 51% 정도로 크게 저하됨을 알 수 있다. 이는 바텀애쉬가 미분을 많이 함유하여 시멘트 결합이 충분하지 못하기 때문이다.The buried bottom ash itself not subjected to the classification treatment was replaced with the weight percentage of the whole of the steel sand used as the fine aggregate, to prepare a specimen (specimen 3-2). In this case, it can be seen that the strength is reduced to about 51% as compared with the specimen using the ordinary steel sand (Test piece 3-1). This is because the bottom ash contains a lot of fine powders and the cement bonding is not sufficient.

비교예 3Comparative Example 3

분급처리된 바텀애쉬의 경우 매립 성토재 등의 재활용처가 있기 때문에 분급처리에 의해 발생하는 1mm 이하의 바텀애쉬 슬러지를 세골재로 사용하여 공시체를 제작하였다. 이 경우 시편 3-3에서 보듯이 강도가 크게 감소하여 성형체로써 사용할 수 없는 정도이었다. 이는 미분의 바텀애쉬 슬러지의 표면적이 너무 커서 일반 포틀랜드시멘트로는 경화시키기가 어렵기 때문으로 생각된다.In the case of classified bottom ash, recycled materials such as reclaimed embankment were used. Therefore, specimens were produced using fine aggregate of bottom ash sludge of 1 mm or less generated by classification. In this case, as shown in PES-3-3, the strength was greatly reduced, so that it could not be used as a molded article. This is because the surface area of the bottom ash sludge of the differential is so large that it is difficult to cure with ordinary Portland cement.

실시예 1Example 1

바텀애쉬 슬러지 모르타르의 강도 저하를 마그네시아시멘트의 적용으로 상쇄시켜 보고자 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)을 5:1로 사용하는 마그네시아시멘트를 경화유도제(고화제)로 사용하여 보았을 때, 시편 3-4에서 보듯이 일반 모르타르의 강도 이상으로 증진시킬 수 있었다. 그러나 이 모르타르 공시체를 물에 담그는 경우 3일 정도 지나면 형체를 잃어 모르타르나 골재, 콘크리트 등으로는 사용하기가 어려웠지만 특별히 내수성이 필요치 않은 골재로써는 사용할 수 있다.In order to offset the decrease in strength of bottom ash sludge mortar with the application of magnesia cement, magnesia cement using light burning magnesium oxide (MgO) and magnesium chloride (MgCl 2 ) As a result, as shown in Psalm 3-4, it was able to be improved beyond the strength of ordinary mortar. However, if this mortar specimen is immersed in water, it is difficult to use it as mortar, aggregate, concrete etc. after 3 days, but it can be used as an aggregate which does not require water resistance in particular.

실시예 2Example 2

경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)와 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)를 5:1로 사용하는 마그네시아시멘트의 내수성을 향상시키기 위하여 상기 염화마그네슘((MgCl2) 대신 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 사용하면 내수성은 향상되지만, 슬럼프가 낮아 물이 많이 필요하여 강도가 낮아지므로 염화마그네슘(MgCl2)의 50%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하면 시편 3-5에서 보듯이 강도의 큰 저하없이 내수성이 향상되어 7일 수중처리 후에도 강도저하가 일어나지 않았다. Gyeongso (輕燒) magnesium oxide (MgO) and industrial guards of magnesium chloride (MgCl 2) 5: 1 wherein the magnesium chloride in order to improve the water resistance of the magnesia cement ((MgCl 2) instead of ammonium phosphate (NH 4 H using a 2 PO 4 : MAP) improves the water resistance, but since it has a low slump and requires a lot of water, its strength becomes low. Therefore, 50% of magnesium chloride (MgCl 2 ) is replaced with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) The water resistance was improved without lowering the strength as shown in Psalm 3-5, and the strength was not lowered even after 7 days of water treatment.

실시예 3Example 3

마그네시아시멘트의 내수성을 향상시키기 위하여 염화마그네슘((MgCl2)을 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하는 경우 낮은 슬럼프 때문에 혼합수가 많이 사용되고, 그에 따라 흡수율이 30%를 넘는 인공골재가 얻어지므로 먼저 산화마그네슘(MgO)과 염화마그네슘((MgCl2) 만으로 인공골재를 먼저 성형하여 흡수율 7% 이하의 구형골재로 성형한 다음, 이를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP) 수용액에 떨어뜨려 구형골재 표면으로부터 내부로 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)이 침투되어 물속에서도 붕괴되지 않는 인공골재를 제조하였다.When magnesium chloride (MgCl 2 ) is replaced with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) in order to improve the water resistance of magnesia cement, a large amount of mixed water is used because of low slump, The artificial aggregate is first formed by using only magnesium oxide (MgO) and magnesium chloride (MgCl 2 ) to form a spherical aggregate having a water uptake of 7% or less, and this is then mixed with an aqueous solution of ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) penetrated into the inside of the spherical aggregate from the surface of the spherical aggregate, so that the artificial aggregate was not collapsed in the water.

실시예 4Example 4

메타카올린 혼화재를 병용하는 경우 5∼10%의 혼입량으로도 강도를 크게 증가시킬 수 있었으며, 상기 매타카올린의 황토색에 의해 인공골재의 색감을 검은 색에서 황토색으로 색감을 조절할 수 있다.When the admixture of meta-kaolin is used in combination, the strength can be greatly increased by the mixing amount of 5 to 10%, and the color of the artificial aggregate can be controlled from black to ocher by the ocher color of the metakaolin.

실시예 5Example 5

상기 실시예 3에서 제조된 인공골재를 강모래 대신 사용하여 레미콘 공시체를 제조하는 경우 210㎏/㎠ 이상의 고강도 콘크리트를 제조할 수 있어 건축용으로는 부족하지만, 호안블록이나 보도블록 등의 사용에는 큰 무리가 없음을 알 수 있다.When preparing concrete concrete by using artificial aggregate prepared in Example 3 instead of steel sand, it is possible to produce a high strength concrete of 210 kg / cm 2 or more, which is insufficient for construction. However, .

본 발명의 콘크리트 슬러지나 바텀애쉬 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물은 상기한 비교예 1 내지 3과 비교되는 실시예 1 내지 5의 인공골재 시편에서 알 수 있듯이, 일반 순환골재를 사용한 콘크리트와 비교하여 그 성능의 차이가 크게 없고, 단위 부피당의 무게가 자연산 골재보다 가벼우므로 도로포장재나, 바이오블록, 건물의 바닥재 콘크리트 등으로 사용하면 상대적인 하중의 경감을 얻을 수 있는 이점이 있다.The artificial aggregate composition using the concrete sludge of the present invention or the bottom ash sludge fine particles is different from the concrete using the general recycled aggregate as shown in the artificial aggregate specimens of Examples 1 to 5, Since there is not much difference in performance and weight per unit volume is smaller than that of natural aggregate, there is an advantage in that relative load can be alleviated when it is used as road pavement material, bio block, and flooring concrete of a building.

이상과 같이 본 발명에 따른 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물 및 그 제조방법에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above, the artificial aggregate composition using the inorganic sludge fine particles according to the present invention and the manufacturing method thereof have been described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed in the present specification, It is needless to say that various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the invention.

1 : 회전용기 2 : 구형 입자
3 : 과립기1: Rotating container 2: spherical particles
3: granulator

Claims (9)

50∼80중량%의 무기질 슬러지 미립자, 20∼50중량%의 마그네시아시멘트를 기본 조성으로 하되, 물/시멘트 비가 40∼90중량%의 범위에서 습식혼합할 때 상기 슬러지 내의 무기질 미립자가 응집되어 강도가 향상되도록 하기 위해, 경화유도체로써 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)를 4~6:1의 중량비율로 한 마그네시아시멘트를 사용하되,
상기 마그네시아시멘트의 내수성 향상을 위해 염화마그네슘(MgCl2)의 40∼60중량%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용하는 것을 특징으로 하는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물.Wherein inorganic fine particles in the sludge are aggregated when wet mixed in a water / cement ratio of from 40 to 90% by weight, (MgO) as a curing derivative and magnesium chloride (MgCl 2 ) as an industrial waste water in a weight ratio of 4 to 6: 1,
Characterized in that 40 to 60 wt% of magnesium chloride (MgCl 2 ) is substituted with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) for the improvement of the water resistance of the magnesia cement, and the artificial aggregate composition . 제1항에 있어서,
상기 무기질 미립자는 폐콘크리트 슬러지나 바텀애쉬 슬러지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 50∼80중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물. The method according to claim 1,
Wherein the inorganic fine particles contain 50 to 80 wt% of at least one selected from the group consisting of waste concrete sludge and bottom ash sludge. 제1항에 있어서,
상기 인공골재 조성물은 메타카올린, 플라이애쉬, 실리카 흄 중의 하나 이상을 마그네시아시멘트 중량비의 0∼25중량%로 치환하여 시멘트 사용량을 저감시키도록 한 것을 특징으로 하는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the artificial aggregate composition is one wherein at least one of meta kaolin, fly ash and silica fume is replaced by 0 to 25 wt% of a magnesia cement weight ratio to reduce the amount of cement used. 삭제delete 제1항에 있어서,
무기질 슬러지 미립자와 혼련하여 인공골재를 형성하는 마그네시아시멘트에 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2) 및 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 혼합하여 인공골재를 형성한 것을 특징으로 하는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물.The method according to claim 1,
Light magnesium oxide (MgO), magnesium chloride (MgCl 2 ) and ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP), which are industrial wastes, are mixed with magnesia cement which is kneaded with inorganic sludge fine particles to form artificial aggregate The artificial aggregate composition using the inorganic sludge fine particles, wherein the artificial aggregate is formed. 제1항에 있어서,
무기질 슬러지 미립자와 혼련하여 인공골재를 형성하는 마그네시아시멘트에 경소(輕燒) 산화마그네슘(MgO)과 공업용 간수인 염화마그네슘(MgCl2)를 먼저 혼합하여 골재를 형성하고, 상기 골재를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)과 혼합하여 인공골재를 형성한 것을 특징으로 하는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재 조성물.The method according to claim 1,
(MgO) and magnesium chloride (MgCl 2 ) for industrial use are first mixed with magnesia cement which is kneaded with inorganic sludge fine particles to form artificial aggregates to form aggregates, and the aggregates are mixed with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) to form an artificial aggregate. 제1항~제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재의 제조방법에 있어서,
마그네시아시멘트의 내수성 향상을 위해 염화마그네슘(MgCl2)의 40∼60중량%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용한 무기질 슬러지 미립자를 포함하는 인공골재 조성물을 구형의 형상으로 성형하기 위해, 일정 각도로 기울어진 과립기의 회전용기 내에 혼합수를 미립으로 분사하여, 상기 회전용기 내의 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트가 혼련되어 눈덩어리가 뭉쳐지듯이 구형 입자로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재의 제조방법.A method for manufacturing an artificial aggregate using the inorganic sludge fine particles according to any one of claims 1 to 3, 5, and 6,
In order to improve the water resistance of the magnesia cement, an artificial aggregate composition containing inorganic sludge fine particles in which 40 to 60 wt% of magnesium chloride (MgCl 2 ) is substituted with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) The mixed water is sprayed in the form of fine particles into a rotary container of a granulator which is inclined at a predetermined angle so that the inorganic sludge particles in the rotary container and the magnesia cement are kneaded to form spherical particles such that the mass of snow is agglomerated A method for manufacturing an artificial aggregate using inorganic sludge fine particles. 제1항~제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항의 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재의 제조방법에 있어서,
마그네시아시멘트의 내수성 향상을 위해 염화마그네슘(MgCl2)의 40∼60중량%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용한 무기질 슬러지 미립자를 포함하는 인공골재 조성물을 구형의 형상으로 성형하기 위해, 상기 인공골재를 성형할 때 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트및 혼합수가 습식혼합되어 형성된 페이스트를 압출한 후, 상기 압출에 의한 압출물을 절단하고, 절단된 다수의 압출물을 회전용기에서 계속 회전시켜 구형으로 성형하는 것을 특징으로 하는 무기질 미립자를 이용한 인공골재의 제조방법.A method for manufacturing an artificial aggregate using the inorganic sludge fine particles according to any one of claims 1 to 3, 5, and 6,
In order to improve the water resistance of the magnesia cement, an artificial aggregate composition containing inorganic sludge fine particles in which 40 to 60 wt% of magnesium chloride (MgCl 2 ) is substituted with ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) In order to form the artificial aggregate, the artificial aggregate is formed by extruding a paste formed by wet mixing of mineral sludge fine particles and magnesia cement and mixed water, then cutting the extrudate by the extrusion, Wherein the inorganic fine particles are continuously rotated to form a spherical shape. 상기 제6항의 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재의 제조방법에 있어서,
공업용 간수(MgCl2)의 40∼60중량%를 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)으로 치환하여 사용할 때, 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트의 혼련 단계에서 치환하여 사용하지 않고, 상기 무기질 슬러지 미립자와 마그네시아시멘트를 혼련하여 골재를 성형하는 단계에서는 슬럼프의 강도를 높이기 위해 상기 공업용 간수(MgCl2)만 사용하여 골재의 강도를 높이고 흡수율을 낮춘 다음, 성형된 상기 골재를 바로 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)이 혼합된 수용액에 떨어뜨려 상기 골재의 표면부터 암모늄인산염(NH4H2PO4:MAP)을 흡수시켜 강도와 내수성을 동시에 향상시킨 인공골재를 성형하는 것을 특징으로 하는 무기질 슬러지 미립자를 이용한 인공골재의 제조방법.A method for manufacturing an artificial aggregate using the inorganic sludge fine particles according to claim 6,
A 40 to 60% by weight of the industrial brine (MgCl 2), ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4: MAP) , when used in substitution, the inorganic fine particles with the sludge without using the kneading step in the replacement of the magnesia cement, the inorganic sludge a step of mixing the fine particles and magnesia cement forming the aggregate material in the industrial brine to increase the strength of the slump (MgCl 2) only lowered to increase the strength of the aggregate water absorption with the following, just ammonium phosphate to the formed the aggregate (NH 4 (NH 4 H 2 PO 4 : MAP) is absorbed from the surface of the aggregate by dropping it in an aqueous solution in which H 2 PO 4 : MAP is mixed, thereby forming an artificial aggregate having improved strength and water resistance A method for manufacturing artificial aggregate using inorganic sludge fine particles.
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