KR101530363B1 - Method for manufacturing lightweight aggregate containing carbon dioxide and lightweight aggregate manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이산화탄소를 효과적으로 소비하여 이산화탄소의 저감이 이루어지도록 하면서 건축물의 시공 등에 사용되는 경량의 골재를 대량으로 생산할 수 있도록 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법에 관한 것으로, 본 제조 방법은 칼슘이온을 함유하는 무기성 폐기물을 산처리를 하여 칼슘이온을 추출하고, 추출된 칼슘이온의 pH를 조정하여 수산화칼슘을 형성하며, 상기 수산화칼슘과 이산화탄소를 반응시켜 탄산칼슘 수용액을 만들고, 상기 탄산칼슘 수용액의 고액 분리를 통해 분말 형태의 탄산칼슘을 제조하는 탄산칼슘 제조 단계와; 무산소 상태이면서 이산화탄소가 수용된 열분해조에 바이오매스를 넣고 고온으로 열분해하여 바이오차를 제조하는 바이오차 제조 단계와; 상기 분말 형태의 탄산칼슘과 상기 바이오차를 일정한 비율로 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합물 생성 단계와; 상기 혼합물을 성형기에 넣고 유기바인더를 첨가하여 과립 형태로 성형하는 혼합물 성형 단계와; 상기 성형된 혼합물을 건조시켜 골재를 제조하는 혼합물 건조 단계를; 포함한다.The present invention relates to a method of manufacturing a lightweight aggregate containing carbon dioxide, which is capable of efficiently producing carbon dioxide and reducing the amount of carbon dioxide, and mass-producing a lightweight aggregate used in the construction of a building. And the pH of the extracted calcium ions is adjusted to form calcium hydroxide. The calcium hydroxide is reacted with carbon dioxide to prepare an aqueous calcium carbonate solution, and the aqueous solution of calcium carbonate is subjected to solid-liquid separation A calcium carbonate production step of producing calcium carbonate in a powder form through the calcium carbonate production step; A bio-car manufacturing step of producing a bio-car by pyrolyzing the biomass in a pyrolysis tank in an oxygen-free state and containing carbon dioxide at a high temperature; A mixture-producing step of mixing the calcium carbonate in powder form and the bio-tea at a constant ratio to produce a mixture; Mixing the mixture into a molding machine and adding an organic binder to form a granule; Drying the molded mixture to produce an aggregate; .
Description
본 발명은 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 경량 골재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화탄소를 효과적으로 소비하여 이산화탄소의 저감이 이루어지도록 하면서 건출물의 시공 등에 사용되는 경량의 골재를 대량으로 생산할 수 있도록 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a lightweight aggregate containing carbon dioxide and a lightweight aggregate produced by the method. More particularly, the present invention relates to a lightweight aggregate used in the production of a dried product, in which carbon dioxide is effectively consumed to reduce carbon dioxide The present invention relates to a method for producing lightweight aggregate containing carbon dioxide.
일반적으로 건축물의 시공이나 도로의 포장 시에 사용되는 골재는 하천의 바닥에서 채취한 자갈 또는 화강암이나 현무암 등의 자연석을 작은 입자로 파쇄하여 만든 쇄석과 같은 자연 골재와, 인조석을 제조한 후에 이를 파쇄하여 만든 인공 골재 등이 있다.Generally, the aggregate used in the construction of the building or the road is made of natural aggregate such as gravel, crushed stones made by crushing natural stone such as granite or basalt into small particles, and crushed stone And artificial aggregates.
자연 골재는 그 자원이 한정되어 있고 채취 시에 환경 파괴가 필연적으로 수반되어 최근에는 한정된 지역에서만 채취되고 그 사용 또한 제한되고 있다.Natural aggregates are limited in their resources and environmental destruction is inevitably accompanied at the time of harvesting. Recently, only limited areas have been collected and their use has been limited.
최근에는 폐콘크리트 등의 건축 폐기물을 사용하여 인공 골재를 재생시키는 기술이 다수 개발되고 있으나, 이런 기술은 폐콘크리트의 수집의 어려움과 폐콘크리트의 파쇄 및 선별에 따른 부차적인 환경 오염의 발생 문제 및 고가의 다른 골재 원료의 혼합 등으로 인해 그 사용이 극히 제한되고 있다. Recently, a number of techniques for recovering artificial aggregates by using waste materials such as waste concrete have been developed. However, these techniques have problems such as difficulty in collection of waste concrete, occurrence of secondary environmental pollution due to crushing and sorting of waste concrete, The use of other aggregate raw materials is extremely limited.
또한, 최근에는 이산화탄소는 적외선에 대한 강한 흡수대를 가지기 때문에, 지상으로부터의 열이 우주로 확산하는 것을 막는 이른바 온실효과를 유발하는 기체로서 작용하며, 또한 해수 중에의 용존량이 증가하는 것에 의해서 해수가 산성화하여 생태계에 악영향을 주는 해양 산성화도 염려되고 있는 등의 많은 문제를 야기하고 있다.In recent years, since carbon dioxide has a strong absorption band against infrared rays, it acts as a gas causing a so-called greenhouse effect that prevents heat from the earth from diffusing into the space. Further, as the dissolved amount in seawater increases, And the ocean acidification which adversely affects the ecosystem is also causing concern.
그래서 교토의정서에 의해서 이산화탄소를 함유한 온실효과가스 배출량의 삭감 목표가 각국에 제시되었으며, 이를 각국은 배출되는 이산화탄소를 삭감할 것을 합의하였기 때문에 이산화탄소처리에 대한 구체적인 방법이 강구되어야 하는 실정에 이르렀다.
Therefore, the Kyoto Protocol has set out the goal of reducing greenhouse gas emissions containing carbon dioxide in each country, and each country has agreed to reduce the amount of carbon dioxide emitted, so that a specific method for treating carbon dioxide has to be devised.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art,
본 발명의 목적은, 이산화탄소를 효과적으로 소비하여 이산화탄소의 저감이 이루어지도록 하면서 건축물의 시공 등에 사용되는 경량의 골재를 대량으로 생산할 수 있도록 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a lightweight aggregate containing carbon dioxide which can produce a lightweight aggregate for use in construction of a building and the like while reducing the amount of carbon dioxide by effectively consuming carbon dioxide.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 탄산칼슘과 바이오차의 혼합 비율을 한정하여 혼합물에 대한 골재의 성형성이 현저히 향상되도록 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a lightweight aggregate containing carbon dioxide which can significantly improve the formability of an aggregate to a mixture by limiting the mixing ratio of calcium carbonate and bio-tea.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 혼합물의 건조 조건을 한정하여 혼합물의 결합성이 향상되면서 골재의 견고성이 향상되도록 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법을 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a lightweight aggregate containing carbon dioxide which improves the rigidity of the aggregate while improving the bondability of the mixture by limiting drying conditions of the mixture.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법"은, 칼슘이온을 함유하는 무기성 폐기물을 산처리를 하여 칼슘이온을 추출하고, 추출된 칼슘이온의 pH를 조정하여 수산화칼슘을 형성하며, 상기 수산화칼슘과 이산화탄소를 반응시켜 탄산칼슘 수용액을 만들고, 상기 탄산칼슘 수용액의 고액 분리를 통해 분말 형태의 탄산칼슘을 제조하는 탄산칼슘 제조 단계와; 무산소 상태이면서 이산화탄소가 수용된 열분해조에 바이오매스를 넣고 고온으로 열분해하여 바이오차를 제조하는 바이오차 제조 단계와; 상기 분말 형태의 탄산칼슘과 상기 바이오차를 일정한 비율로 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합물 생성 단계와; 상기 혼합물을 성형기에 넣고 유기바인더를 첨가하여 과립 형태로 성형하는 혼합물 성형 단계와; 상기 성형된 혼합물을 건조시켜 골재를 제조하는 혼합물 건조 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, a method of producing lightweight aggregate containing carbon dioxide according to the present invention comprises the steps of: acid-treating an inorganic waste containing calcium ions to extract calcium ions; Preparing a calcium carbonate solution by reacting the calcium hydroxide with carbon dioxide to prepare an aqueous solution of calcium carbonate and preparing calcium carbonate in powder form through solid-liquid separation of the aqueous calcium carbonate solution; A bio-car manufacturing step of producing a bio-car by pyrolyzing the biomass in a pyrolysis tank in an oxygen-free state and containing carbon dioxide at a high temperature; A mixture-producing step of mixing the calcium carbonate in powder form and the bio-tea at a constant ratio to produce a mixture; Mixing the mixture into a molding machine and adding an organic binder to form a granule; Drying the molded mixture to produce an aggregate; .
또한, 본 발명에 따른 "이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법"의 상기 혼합물 생성 단계에서, 상기 탄산칼슘과 바이오차의 혼합 비율은 탄산칼슘 90 내지 95중량%에 바이오차 10 내지 5중량%인 것을 특징으로 한다.
Further, in the above-mentioned method of producing a lightweight aggregate containing carbon dioxide according to the present invention, the mixing ratio of the calcium carbonate and the bio-tea is 90 to 95% by weight of calcium carbonate and 10 to 5% by weight of a bio- .
또한, 본 발명에 따른 "이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법"의 상기 혼합물 성형 단계에서, 상기 유기바인더는 합성수지계 접착제인 것을 특징으로 한다.
The organic binder may be a synthetic resin adhesive in the mixture molding step of the method of producing lightweight aggregate containing carbon dioxide according to the present invention.
또한, 본 발명에 따른 "이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법"의 상기 합성수지계 접착제는 PVC, PVA, 아크릴, 에폭시 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
The synthetic resin adhesive of the present invention is characterized by being one of PVC, PVA, acrylic, and epoxy.
또한, 본 발명에 따른 "이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법"의 상기 바이오차 제조 단계에서, 상기 열분해 온도는 400 내지 900℃인 것을 특징으로 한다.
In the "method for producing lightweight aggregate containing carbon dioxide" according to the present invention, the pyrolysis temperature is 400 to 900 ° C.
또한, 본 발명에 따른 "이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법"의 상기 혼합물 건조 단계에서, 상기 혼합물의 건조 온도는 70 내지 110℃이고, 상기 혼합물의 건조 시간은 20 내지 28시간인 것을 특징으로 한다.
Further, in the "drying method of lightweight aggregate containing carbon dioxide" according to the present invention, the drying temperature of the mixture is 70 to 110 ° C. and the drying time of the mixture is 20 to 28 hours .
상술한 바와 같은 본 발명은, 이산화탄소를 효과적으로 소비하여 이산화탄소의 저감이 이루어지고, 건축물의 시공 등에 사용되는 경량의 골재를 대량으로 생산할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the present invention has an effect that carbon dioxide can be effectively consumed to reduce carbon dioxide, and lightweight aggregates used in construction of buildings and the like can be mass-produced.
또한, 본 발명은, 탄산칼슘과 바이오차의 혼합 비율을 한정하여 혼합물에 대한 골재의 성형성이 현저히 향상되고, 그에 따라 골재의 생산성이 향상되는 효과를 갖는다.Further, the present invention has the effect of improving the formability of the aggregate to the mixture by significantly limiting the mixing ratio of the calcium carbonate and the bio-tea, thereby improving the productivity of the aggregate.
또한, 본 발명은, 혼합물의 건조 조건을 한정하여 혼합물의 결합성이 향상되고, 골재의 견고성이 향상되는 효과를 갖는다.
Further, the present invention has the effect of improving the bonding properties of the mixture and improving the rigidity of the aggregate by limiting the drying conditions of the mixture.
도 1은 본 발명에 따른 경량 골재 제조 방법을 보인 단계도,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 골재를 보인 사진.1 is a view showing a method of manufacturing a lightweight aggregate according to the present invention,
2 is a photograph showing the aggregate produced according to the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention can be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
도 1은 본 발명에 따른 경량 골재 제조 방법을 보인 단계도이다.1 is a view showing a method of manufacturing a lightweight aggregate according to the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법은 무기성 폐기물로 탄산칼슘을 제조하는 탄산칼슘 제조 단계(S10)와, 유기성 폐기물인 바이오매시로 바이오차를 제조하는 바이오차 제조 단계(S20)와, 상기 탄산칼슘과 바이오차를 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합물 생성 단계(S30)와, 상기 혼합물을 성형하는 혼합물 성형 단계(S40)와, 상기 혼합물을 건조시키는 혼합물 건조 단계(S50)를 포함한다.As shown in the drawings, the method for producing lightweight aggregate containing carbon dioxide according to the present invention includes a step (S10) of producing calcium carbonate for producing calcium carbonate as an inorganic waste, a step (S10) for producing calcium carbonate as an organic waste, (S30) for mixing the calcium carbonate and the bio-tea to produce a mixture, forming a mixture for molding the mixture (S40), and drying the mixture S50).
상기 탄산칼슘 제조 단계(S10)는 칼슘이온을 함유하는 무기성 폐기물을 산처리를 하여 칼슘이온을 추출하고 추출된 칼슘이온의 pH를 조정하여 수산화칼슘을 형성하며 상기 수산화칼슘과 이산화탄소를 반응시켜 탄산칼슘 수용액을 만들고 상기 탄산칼슘 수용액의 고액 분리를 통해 분말 형태의 탄산칼슘을 제조하는 공정이다.The calcium carbonate production step (S10) comprises acid-treating the inorganic waste containing calcium ions to extract calcium ions, adjusting the pH of the extracted calcium ions to form calcium hydroxide, reacting the calcium hydroxide with carbon dioxide, And then calcium carbonate in powder form is produced through solid-liquid separation of the calcium carbonate aqueous solution.
상기 탄산칼슘 제조 단계(S10)는 무기성 폐기물에서 칼슘이온을 추출하고 이를 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘 분말을 제조하는 공정으로, 본 경량 골재의 주요 원료를 제조하면서 반응시에 이산화탄소를 소비시켜 이산화탄소를 저감시키는 역할을 한다.The calcium carbonate production step (S10) is a step of producing calcium carbonate powder by extracting calcium ions from inorganic waste and reacting it with carbon dioxide. The main raw material of the present lightweight aggregate is produced and carbon dioxide is consumed during the reaction to produce carbon dioxide .
여기서, 상기 무기성 폐기물은 칼슘이온을 함유하는 무기성 슬러지인 부산물 석고, 폐콘크리트, 생활폐기물 소각 바닥재, 슬래그 등을 말한다.Here, the inorganic waste refers to an inorganic sludge containing calcium ions, a by-product gypsum, waste concrete, municipal solid waste incineration floor, slag, and the like.
본 제조 방법에서는 칼슘이온을 기준으로 탄산칼슘의 제조에 대해 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고 칼슘이온과 유사한 기능을 하는 양이온인 마그네슘이온이나 나트륨이온과 같이 이산화탄소와 반응할 수 있는 다른 양이온 및 이의 탄산화물이 사용될 수 있음은 손쉽게 인지할 수 있다.In this production method, the production of calcium carbonate based on calcium ion has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, magnesium ions and sodium ions, which are similar to calcium ions, and other cations capable of reacting with carbon dioxide, It can be easily recognized that cargo can be used.
상기 탄산칼슘의 제조 과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 무기성 폐기물 중에 칼슘이온을 함유한 무기성 폐기물인 부산물 석고를 수집하고, 상기 부산물 석고에서 칼슘이온을 용출하기 위해 산처리, 즉 1.5몰농도의 염산 수용액에 상기 부산물 석고를 넣고 교반을 하여 상기 석고에서 상기 칼슘이온을 용출시킨다.The production process of the calcium carbonate will be described in more detail as follows. First, byproduct gypsum, which is an inorganic waste containing calcium ions, is collected in inorganic wastes. To dissolve calcium ions in the by-product gypsum, the by-product gypsum is added to an aqueous hydrochloric acid solution of 1.5 molar concentration, And the calcium ions are eluted from the gypsum.
상기 부산물 석고의 산처리에 의해 추출된 용액(통상적으로 산성이 큼-pH 1 정도)에 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 pH 11 이상으로 pH를 조정하여 수산화칼슘을 형성하며, 상기 수산화칼슘에 이산화탄소 가스를 주입하여 탄산칼슘(CaCO3) 수용액을 생성하게 되고, 상기 탄산칼슘 수용액을 고액 분리하고 건조시켜 탄산칼슘 분말을 생성하게 된다.Sodium hydroxide (NaOH) is added to a solution (usually acidic to pH-1) extracted by the acid treatment of the by-product gypsum to adjust the pH to a pH of 11 or more to form calcium hydroxide, and carbon dioxide gas (CaCO 3 ) aqueous solution. The calcium carbonate aqueous solution is subjected to solid-liquid separation and dried to produce calcium carbonate powder.
이와 같이 부산물 석고를 이용하여 이산화탄소를 소비하면서 탄산칼슘을 생성시키는 화학적 반응은 아래의 화학식으로 표현될 수 있다.The chemical reaction for producing calcium carbonate while consuming carbon dioxide by using the by-product gypsum can be expressed by the following chemical formula.
위의 화학식 (1)은 석고에 염산을 가하여 칼슘이온을 용출시키는 반응식이고, 화학식 (2)는 용출된 칼슘이온을 pH 조정을 통하여 수산화칼슘으로 형성시키는 반응식이며, 화학식 (3)은 형성된 수산화칼슘에 이산화탄소를 주입하여 탄산칼슘을 생성하는 반응식이다.The formula (1) is a reaction formula in which hydrochloric acid is added to the gypsum to elute calcium ions. The formula (2) is a reaction formula in which the eluted calcium ions are formed into calcium hydroxide through pH adjustment. To produce calcium carbonate.
상기 바이오차 제조 단계(S20)는 무산소 상태이면서 이산화탄소가 수용된 열분해조에 바이오매스를 넣고 고온으로 열분해하여 바이오차를 제조하는 공정이다. 상기 바이오차 제조 단계(S20)는 바이오매스의 열분해를 통해 바이오차를 제조하는 과정에서 상기 바이오차가 이산화탄소를 흡착하도록 하여 본 경량 골재의 다른 원료를 제조하면서 이산화탄소를 소비시켜 이산화탄소를 저감시키는 역할을 한다.The step S20 of producing the bio-car is a process of producing a bio-car by pyrolyzing the biomass into a pyrolysis tank containing carbon dioxide in an oxygen-free state and then pyrolyzing the pyrolysis gas at a high temperature. In the bio-car manufacturing step (S20), the bio-car absorbs carbon dioxide through the pyrolysis of the biomass, thereby producing carbon dioxide and reducing carbon dioxide while manufacturing other raw materials of the lightweight aggregate .
여기서, 상기 바이오매스는 유기성 폐기물로서, 에너지 전용의 작물과 나무, 농산품과 사료작물, 농작 폐기물과 찌꺼기, 임산 폐기물과 부스러기, 수초, 동물의 배설물, 도시 쓰레기, 그리고 여타의 폐기물에서 추출된 재생 가능한 유기 물질로 현재 에너지원으로 사용되고 있는 목재, 식물, 농ㅇ임산 부산물, 도시 쓰레기와 산업 폐기물 내의 유기 성분 등을 말한다.Herein, the biomass is an organic waste, which is an organic waste, and is a renewable material extracted from energy-dedicated crops and trees, agricultural and feed crops, agricultural wastes and debris, forest wastes and debris, aquatic plants, animal waste, municipal waste, It refers to wood, plants, agriculture, forestry by-products, urban waste, and organic components in industrial wastes that are currently used as energy sources.
상기 바이오매스를 열분해조에 넣고 무산소 분위기에서 간접 가열하는 것은 상기 바이오매스를 수용한 열분해조의 내부에서 공기를 배출시켜 무산소 분위를 형성한 후에 상기 바이오매스를 직접 가열하는 것이 아니라 열분해조 자체를 가열하거나 고주파 가열과 같은 간접적인 가열을 통해 상기 열분해조에 수용된 바이오매스를 가열하는 것을 말한다.The indirect heating of the biomass in the pyrolysis tank is performed by heating the pyrolysis tank itself or by heating the pyrolysis tank itself, instead of directly heating the biomass after the air is discharged from the pyrolysis tank containing the biomass to form an oxygen- Refers to heating the biomass contained in the pyrolysis tank through indirect heating such as heating.
상기 무산소 분위기에서 가열 하는 이유는 상기 바이오매스가 가열되는 중에 공기 중의 산소에 의해 발화되는 것을 방지하기 위한 것이다. 여기서, 무산소 분위기란, 산소가 없는 상태이나, 이와 같은 조건이 완벽하게 형성될 수 없는 경우에는 산소에 의해 발화가 최소화되거나 거의 없다는 전제하에 저산소 분위기에서도 가열이 수행될 수 있다. 따라서, 상기 무산소 분위기는 엄밀히 말해 완전한 무산소 분위기에 더하여 저산소 분위기를 포함하는 의미로 해석되는 것이 바람직하다.The reason for heating in the anaerobic atmosphere is to prevent the biomass from being ignited by oxygen in the air while being heated. Here, the oxygen-free atmosphere means that oxygen is absent, but when such conditions can not be completely formed, heating can be performed even in a low-oxygen atmosphere, provided that ignition is minimized or hardly caused by oxygen. Therefore, it is preferable that the anaerobic atmosphere is strictly interpreted to include a low-oxygen atmosphere in addition to a completely anoxic atmosphere.
상기 바이오차 제조 단계(S20)에서 상기 바이오매스의 열분해 온도는 400 내지 900℃인 것이 바람직한데, 이는 400℃보다 낮은 온도에 가열하면 상기 바이오매스 자체에 함유된 오일이 외부로 배출되면서 열분해가 적절히 이루어지지 않게 되고, 900℃보다 높은 온도에서 가열하면 상기 바이오매스 자체가 너무 높은 온도로 가열되어 열분해되기 전에 탄화되기 때문이다.Preferably, the biodegradable biomass is pyrolyzed at a temperature of 400 to 900 ° C in the step (S20). If the biomass is heated to a temperature lower than 400 ° C, the oil contained in the biomass is discharged to the outside, And if heated at a temperature higher than 900 ° C., the biomass itself is heated to a too high temperature and carbonized before pyrolysis.
여기서, 열분해(pyrolysis)는 바이오매스, 폐자원 등을 무산소 또는 저산소 조건에서 고온으로 특정한 시간 동안 가열하여 원료에 함유된 분자간의 약한 결합을 끊어내고 3상(bio-gas, bio-oil, bio-char)의 새로운 물질을 만드는 반응으로, 이러한 반응을 통해 생성된 바이오차(biochar)는 산소가 공급되지 않는 열분해 반응 동안 산소 공급이 필요한 소각 반응과는 달리 이산화탄소가 발생하지 않으며 열분해가 끝난 바이오차에는 고정 탄소가 풍부해지게 된다. 상기 바이오차는 1000℃ 이상의 소각 반응으로 얻어지는 기존 숯(charcoal)과 달리 이산화탄소를 포집 및 저장하는 상태로 존재하여 상기 열분해조 내부에 수용된 이산화탄소를 포집하여 격기함으로써, 이산화탄소를 저감시키는 역할을 하게 된다.Pyrolysis is a process in which biomass, waste resources, etc. are heated at a high temperature under anoxic or hypoxic conditions for a specific period of time to break off weak bonds between molecules contained in the raw materials and to produce bio-gas, bio-oil, bio- char), and the biochar produced by this reaction is not generated in the pyrolysis bio-car, unlike the incineration reaction, which requires oxygen supply during the pyrolysis reaction, in which oxygen is not supplied. So that the fixed carbon becomes rich. Unlike conventional charcoal obtained by incineration reaction at 1000 ° C or higher, the bio-tea exists in a state of collecting and storing carbon dioxide, and captures and stores carbon dioxide contained in the pyrolysis tank, thereby reducing carbon dioxide.
이렇게 제조된 상기 바이오차는 높은 표면적과 미세한 다공성 구조로 인해 상기 탄산칼슘 분말을 서로 결합시키는 결합제로서의 기능을 한다.The bio-tea thus prepared functions as a binder that binds the calcium carbonate powder to each other due to a high surface area and a fine porous structure.
상기 혼합물 생성 단계(S30)는 상기 분말 형태의 탄산칼슘과 상기 바이오차를 일정한 비율로 혼합하여 혼합물을 생성하는 공정이다. 상기 혼합물 생성 단계(S30)는 상기 분말 형태의 탄산칼슘에 상기 바이오차의 미분을 혼합한 후에 교반기를 통해 일정한 시간 동안 교반하여 균질하게 혼합함으로써, 상기 탄산칼슘의 사이에 상기 바이오차가 혼입되어 상기 바이오차에 의해 상기 탄산칼슘 분말의 결합성을 증진시키는 역할을 한다.The mixture preparation step (S30) is a step of mixing the calcium carbonate in the form of powder and the bio-tea at a constant ratio to produce a mixture. The mixture preparation step (S30) may be performed by mixing the calcium carbonate with the powder in the form of fine powder of the bio-tea, stirring the mixture for a predetermined period of time through a stirrer, and mixing the calcium carbonate with the bio- And serves to improve the bonding property of the calcium carbonate powder by the tea.
상기 혼합물 생성 단계(S30)에서 상기 탄산칼슘과 바이오차의 혼합 비율은 탄산칼슘 90 내지 95중량%에 바이오차 10 내지 5중량%인 것이 바람직한데, 이는 실험에 의해 획득된 수치로써, 탄산칼슘이 전체 중량의 90%, 즉 90중량%보다 낮으면 바이오차가 10중량%보다 높게 함유되는데, 상기 바이오차가 10중량%보다 높게 함유되면 상기 혼합물의 강도가 상대적으로 약해져 골재로서의 기능을 적절히 수행할 수 없게 되기 때문이다.It is preferable that the mixing ratio of the calcium carbonate and the biocide in the mixture preparation step (S30) is 90 to 95% by weight of calcium carbonate and 10 to 5% by weight of the biocide, which is an experimentally obtained value, If the content of the biocide is higher than 10% by weight, the strength of the mixture is relatively weakened and the function as an aggregate can not be properly performed. .
아울러, 탄산칼슘이 전체 중량의 95%, 즉 95중량%보다 높으면 바이오차가 5중량%보다 낮게 함유되는데, 상기 바이오차가 5중량%보다 낮게 함유되면 상기 혼합물의 결합성이 상대적으로 약해져 성형이 적절히 이루어지지 않게 되기 때문이다.In addition, if the calcium carbonate is higher than 95% by weight, that is, 95% by weight or more, the biochar is lower than 5% by weight. If the biochar is lower than 5% by weight, This is because it is not supported.
상기 혼합물 성형 단계(S40)는 상기 혼합물을 성형기에 넣고 유기바인더를 첨가하여 과립 형태로 성형하는 공정이다. 상기 혼합물 성형 단계(S40)는 골재로 사용하기에 적당한 형태나 크기로 상기 혼합물을 변형시키는 역할을 한다.The mixture forming step S40 is a step of putting the mixture into a molding machine and adding an organic binder to form a granule. The mixing forming step S40 serves to transform the mixture into a shape or size suitable for use as an aggregate.
상기 유기바인더는 상기 성형된 혼합물을 경화시키는 접착제의 역할을 하는 것으로, 합성수지계 접착제이고, 특히 PVC, PVA, 아크릴, 에폭시 중의 어느 하나가 사용된다.The organic binder serves as an adhesive for curing the molded mixture, and is a synthetic resin adhesive, and in particular, any one of PVC, PVA, acrylic, and epoxy is used.
즉, 상기 탄산칼슘은 상기 바이오차에 의해 적절히 상호 결합된 상태로 유지되다가 상기 성형기에 의해 성형되면서 상기 유기바인더에 의해 경화되어 대략 일정한 크기를 가지면서 경질의 골재를 형성하게 된다.That is, the calcium carbonate is appropriately mutually bonded by the bio-cigarette, and is hardened by the organic binder while being molded by the molding machine to form hard aggregates having a substantially constant size.
상기 혼합물 건조 단계(S50)는 상기 성형된 혼합물을 건조시켜 골재를 제조하는 공정이다(도 2의 사진 참조). 상기 혼합물 건조 단계(S50)는 상기 성형된 혼합물에 남아 있는 수분을 거의 완전히 제거하여 상기 골재의 강도를 향상시키면서 상기 유기바인더의 접착성을 향상시키는 역할을 한다.The drying of the mixture (S50) is a step of drying the molded mixture to produce an aggregate (see photograph of FIG. 2). The drying of the mixture (S50) substantially completely removes moisture remaining in the formed mixture to improve the strength of the aggregate and improve the adhesion of the organic binder.
상기 혼합물 건조 단계(S50)에서 상기 혼합물의 건조 온도는 70 내지 110℃인 것이 바람직한데, 이는 상기 혼합물의 건조 온도가 70℃보다 낮으면 상기 혼합물에 함유된 수분의 건조가 적절히 이루어지지 않게 되기 때문이고, 상기 혼합물의 건조 온도가 110℃보다 높으면 상기 유기바인더가 용해되어 접착성이 저하될 우려가 있기 때문이다.The drying temperature of the mixture in the mixture drying step (S50) is preferably 70 to 110 DEG C, because if the drying temperature of the mixture is lower than 70 DEG C, the moisture contained in the mixture is not properly dried And if the drying temperature of the mixture is higher than 110 ° C, the organic binder may dissolve and the adhesion may deteriorate.
또한, 상기 혼합물의 건조 시간은 20 내지 28시간인 것이 바람직한데, 이는 상기 혼합물의 건조 시간이 20시간보다 짧으면 상기 혼합물에 함유된 수분의 제거가 완전하지 못하게 되기 때문이고, 상기 혼합물의 건조 시간이 28시간보다 길면 상기 혼합물에서 수분이 완전히 제거되고 상기 유기바인더에 의한 접착성이 극대화된 후에 상기 혼합물을 불필요하게 더 건조시키게 되기 때문이다.The drying time of the mixture is preferably 20 to 28 hours because if the drying time of the mixture is shorter than 20 hours, the removal of the moisture contained in the mixture becomes incomplete, If it is longer than 28 hours, moisture is completely removed from the mixture and the mixture is dried further after the adhesive is maximized by the organic binder.
본 발명에 따른 제조 방법을 통해 제조된 골재에 대한 샘플은 도 2의 사진으로 제시되며, 상기 사진에서 보여지는 바와 같이 회색의 굵은 입자로 고형화된 모습을 볼 수 있다.
A sample of the aggregate produced by the production method according to the present invention is shown in the photograph of FIG. 2, and it can be seen that the aggregate is solidified into coarse grains as shown in the photograph.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be suitably modified and applied in the same manner. Therefore, the above description does not limit the scope of the present invention, which is defined by the limitations of the following claims.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
Claims (7)
무산소 상태이면서 이산화탄소가 수용된 열분해조에 바이오매스를 넣고 고온으로 열분해하여 바이오차를 제조하는 바이오차 제조 단계와;
상기 분말 형태의 탄산칼슘과 상기 바이오차를 일정한 비율로 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합물 생성 단계와;
상기 혼합물을 성형기에 넣고 유기바인더를 첨가하여 과립 형태로 성형하는 혼합물 성형 단계와;
상기 성형된 혼합물을 건조시켜 골재를 제조하는 혼합물 건조 단계를; 포함하고,
상기 혼합물 생성 단계에서, 상기 탄산칼슘과 바이오차의 혼합 비율은 탄산칼슘 90 내지 95중량%에 바이오차 10 내지 5중량%이고,
상기 혼합물 건조 단계에서, 상기 혼합물의 건조 온도는 70 내지 110℃이고, 상기 혼합물의 건조 시간은 20 내지 28시간인 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법.
An inorganic waste containing calcium ions is treated with an acid to extract calcium ions and the pH of the extracted calcium ions is adjusted to form calcium hydroxide. The calcium hydroxide is reacted with carbon dioxide to form an aqueous calcium carbonate solution, A calcium carbonate production step of producing calcium carbonate in powder form through solid-liquid separation of calcium carbonate;
A bio-car manufacturing step of producing a bio-car by pyrolyzing the biomass in a pyrolysis tank in an oxygen-free state and containing carbon dioxide at a high temperature;
A mixture-producing step of mixing the calcium carbonate in powder form and the bio-tea at a constant ratio to produce a mixture;
Mixing the mixture into a molding machine and adding an organic binder to form a granule;
Drying the molded mixture to produce an aggregate; Including,
In the mixture-producing step, the mixing ratio of the calcium carbonate and the bio-tea is 90 to 95% by weight of calcium carbonate and 10 to 5% by weight of the bio-
Wherein the drying temperature of the mixture in the drying of the mixture is 70 to 110 ° C and the drying time of the mixture is 20 to 28 hours.
상기 혼합물 성형 단계에서, 상기 유기바인더는 합성수지계 접착제인 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the organic binder is a synthetic resin adhesive in the mixture molding step.
상기 합성수지계 접착제는 PVC, PVA, 아크릴, 에폭시 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법.
The method of claim 3,
Wherein the synthetic resin adhesive is one of PVC, PVA, acrylic, and epoxy.
상기 바이오차 제조 단계에서, 상기 열분해 온도는 400 내지 900℃인 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 함유한 경량 골재 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the pyrolysis temperature is in the range of 400 to 900 DEG C in the step of producing the bio-car.
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