KR101579429B1 - Composition for Artificial Stone and Manufacturing Method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고강도 인조석 제조용 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 동 및 동합금 스크랩 추출 공정에서 발생하는 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하는 슬래그와 보론옥사이드계 화합물을 포함하는 고강도 인조석 제조용 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for producing high strength artificial stone and a method for producing the same. More particularly, the present invention relates to a composition for manufacturing high strength artificial stone including slag and boron oxide based on zinc oxide (ZnO), which is generated in copper and copper alloy scrap extraction processes, and a method for producing the same.

Description

고강도 인조석 제조용 조성물 및 그의 제조방법{Composition for Artificial Stone and Manufacturing Method of the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition for producing high strength artificial stone and a method for producing the same.

본 발명은 고강도 인조석 제조용 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 동 및 동합금 스크랩 추출 공정에서 발생하는 산화아연(ZnO)을 주성분으로 하는 슬래그와 보론옥사이드계 화합물을 포함하는 고강도 인조석 제조용 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for producing high strength artificial stone and a method for producing the same. More particularly, the present invention relates to a composition for manufacturing high strength artificial stone including slag and boron oxide based on zinc oxide (ZnO), which is generated in copper and copper alloy scrap extraction processes, and a method for producing the same.

이전부터 건축물의 내, 외장재로 주로 사용되어 왔던 자연석을 대체하기 위해 인조석이 개발되어 있는바, 최근에 다양한 인조석이 개발되어서 유용하게 사용되고 있다.Artificial stones have been developed to replace natural stones, which have been used mainly as interior and exterior materials for buildings. Recently, various artificial stones have been developed and are being usefully used.

현재 슬래그를 이용한 인조석의 연구가 활발히 진행되고 있으나, ZnO를 주성분으로 하는 동 및 동합금 슬래그를 이용한 인조석 제조에 관한 사례는 보고된 바가 없다.Currently, studies on artificial stones using slag have been actively conducted, but there have been no reports on the manufacture of artificial stones using copper and copper alloy slag mainly composed of ZnO.

동 및 동합금 슬래그는 동 및 동합금 스크랩을 재활용하는 과정에서 발생하는 드로스(Dross) 및 분진을 의미한다. 현재 동 및 동합금 제련 슬래그 발생량은 연간 총 16만톤, 5,440억 원의 자원회수 가치가 있다.Copper and copper alloy slag refers to dross and dust generated during the recycling of copper and copper alloy scrap. At present, copper and copper alloy smelting slag generation amounts to 160,000 tons and 544 billion won, respectively.

최근 이러한 동 및 동합금 슬래그의 유용자원을 회수하기 위해 다양한 방법으로 유가금속의 회수를 시도하고 있으나, 현재 경제적인 재활용 기술을 보유한 기업이 거의 없어 대부분 폐기물로 매립되거나 해외로 자원이 유출되고 있는 상황이다.Recently, in order to recover useful resources of copper and copper alloy slag, various attempts have been made to recover valuable metals. However, there are few companies that currently have economical recycling technology, and most of them are landfilled or leaking out to foreign countries .

스크랩의 제련 과정에서 발생하는 슬래그는 일반적인 용융방법으로는 용융하기 어려운 난 용해성 원재료로서 산화물, 세라믹, 탄화물, 기타 이물질 등이 포함되어 있어 자원으로서의 재활용에 어려운 문제점이 있다. 이러한 슬래그를 이용하여 인조석을 제조한 사례는 주로 SiO2, Al2O3, CaO를 주성분으로 하는 고로 슬래그와 탈산강 슬래그를 이용한 인조석 제조방법이 한국 공개특허공보 제2001-0017578호, 한국 공개특허공보 제1993-0017830호에 보고된 바 있으나, ZnO를 주성분으로 하는 동 및 동합금 슬래그를 이용한 인조석 제조에 관한 사례는 보고된 바가 없다.Slag generated in the smelting process of scrap has difficulty in recycling as a resource because it contains oxide, ceramic, carbide, and other foreign materials as an unmelted raw material which is difficult to melt by a general melting method. Examples of manufacturing artificial stones using such slag are a manufacturing method of artificial stone using blast furnace slag and deoxidized steel slag mainly composed of SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO as main components, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0017578, Publication No. 1993-0017830, there has been no report on the production of artificial stone using copper and copper alloy slag containing ZnO as a main component.

이에, 본 출원인은 상기에 언급한 동 및 동합금 슬래그의 자원으로서의 활용을 위해 보론옥사이드계 화합물 첨가를 통해 고강도 인조석을 제조하는 기술을 제공하고자 한다.Accordingly, the present applicant intends to provide a technique for manufacturing a high strength artificial stone by adding a boron oxide-based compound for utilization as a resource of copper and copper alloy slag mentioned above.

한국 공개특허공보 제2001-0017578호(2001.03.05)Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0017578 (March 23, 2001) 한국 공개특허공보 제1993-0017830호(1995.07.20)Korean Patent Publication No. 1993-0017830 (July 20, 1995)

본 발명은 전술한 동 및 동합금 슬래그의 자원으로서의 재활용을 위해 창안된 것으로서, 고융점의 산화아연이 주성분인 동 및 동합금 제련 슬래그에 보론옥사이드계 화합물 첨가를 함으로써, 낮은 융점의 징크보레이트를 형성하여 슬래그 용융을 통한 고강도 인조석을 제조하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented for the recycling of copper and copper alloy slag as a resource, and a zinc borate having a low melting point is formed by adding a boron oxide-based compound to the copper and copper alloy smelting slag, which is a main component of zinc oxide having a high melting point, The purpose of the present invention is to manufacture a high strength artificial stone through melting.

본 발명은 동 및 동합금 제련 슬래그에 보론옥사이드계 화합물을 첨가함으로써, 우수한 밀도 및 경도를 갖는 동시에 높은 압축강도를 갖는 고강도 인조석 제조용 조성물 및 그의 제조방법을 제공하데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a composition for manufacturing high-strength artificial stone having high density and hardness and high compressive strength by adding a boron oxide-based compound to copper and copper alloy smelting slag, and a method of manufacturing the same.

본 발명은 슬래그와 보론옥사이드계 화합물을 포함하는 고강도 인조석 제조용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength artificial stone making composition comprising slag and a boron oxide-based compound.

또한, 본 발명은 슬래그 및 보론옥사이드계 화합물을 혼합하여 혼합물을 만드는 단계, 및 상기 혼합물을 가열하는 단계를 포함하는 고강도 인조석의 제조방법에 관한 것이다.
Further, the present invention relates to a method for producing a high-strength artificial stone including mixing a slag and a boron oxide-based compound to prepare a mixture, and heating the mixture.

이하는 본 발명의 고강도 인조석 제조용 조성물에 관해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the composition for producing a high strength artificial stone of the present invention will be described in more detail.

본 발명은 슬래그와 보론옥사이드계 화합물을 포함하며, 상기 슬래그는 동 및 동합금 제련 슬래그인 고강도 인조석 제조용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a slag and a boron oxide-based compound, and the slag is a copper and copper alloy smelting slag.

본 발명의 고강도 인조석 제조용 조성물은 슬래그와 보론옥사이드계 화합물을 포함함으로써, 낮은 융점의 징크보레이트를 형성하는 것에 특징이 있다. The high-strength artificial stone making composition of the present invention includes slag and a boron oxide-based compound, thereby forming zinc borate having a low melting point.

상기 슬래그는 낮은 융점의 징크보레이트를 형성하기 위하여 산화아연이 주성분인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 산화아연 53 ~ 65 중량%, 산화구리 20 ~ 25 중량%, 탄소 1 ~ 5 중량%, 납 0.1 ~ 1 중량%, 철 0.1 ~ 1 중량%, 주석 0.01 ~ 0.1 중량%, 알루미늄 1 ~ 10 중량%, 니켈 0.01 ~ 1 중량%, 안티모니 0.01 ~ 0.05 중량%, 규소 1 ~ 10 중량%, 망간 0.1 ~ 0.3 중량%가 포함된 것을 사용할 수 있지만, 반드시 이에 제한되지는 않는다.The slag is preferably zinc oxide as a main component in order to form zinc borate having a low melting point. For example, the slag may contain zinc oxide 53 to 65 wt%, copper oxide 20 to 25 wt%, carbon 1 to 5 wt% 0.1 to 1 wt% of lead, 0.1 to 1 wt% of iron, 0.01 to 0.1 wt% of tin, 1 to 10 wt% of aluminum, 0.01 to 1 wt% of nickel, 0.01 to 0.05 wt% of antimony, And 0.1 to 0.3% by weight of manganese may be used, but the present invention is not limited thereto.

상기 슬래그는 입도가 1 ~ 1,000 ㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 슬래그의 입도가 1 ㎛ 미만일 경우, 슬래그의 부피가 너무 커지게 되어 한 번에 반응시킬 수 있는 슬래그의 중량이 감소하는 문제가 있으며, 입도가 1,000 ㎛를 초과하는 경우 슬래그와 보록옥사이드계 화합물 사이의 반응을 통해 징크보레이트를 형성하는데 있어 공정 시간이 오래 걸릴 뿐 아리나, 슬래그의 용융이 발생하지 않는 문제가 발생할 수 있으므로, 슬래그의 입도는 상기 범위를 사용하는 것이 바람직하다.The slag preferably has a particle size of 1 to 1,000 mu m. When the particle size of the slag is less than 1 mu m, the volume of the slag becomes too large, and the weight of the slag that can be reacted at one time decreases. When the particle size exceeds 1,000 mu m, It is preferable to use the above range in the particle size of the slag since the process takes a long time to form zinc borate through the reaction and may cause a problem that the melting of the alina and the slag does not occur.

상기 보론옥사이드계 화합물은 산화아연과 반응하여 징크보레이트를 형성할 수 있는 것이면 사용가능하며, 구체적으로 예를 들면, 보론트리옥사이드(B2O3) 및 소듐보레이트(Na2B4O7)등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있지만, 반드시 이에 제한되지는 않는다. 그 함량은, 고강도 인조석을 제조하기 위하여 슬래그 100 중량부에 대하여, 25 ~ 30 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 상기 보론옥사이드계 화합물이 25 중량부 미만인 경우 슬래그의 용융이 발생하지 않아 인조석을 제조하기 어려울 수 있으며, 30 중량부를 초과하는 경우 징크보레이트가 끓어 넘치는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
The boron oxide-based compound may be used as long as it can react with zinc oxide to form zinc borate. Specific examples thereof include boron trioxide (B 2 O 3 ) and sodium borate (Na 2 B 4 O 7 ) And mixtures thereof. However, the present invention is not limited thereto. The content thereof is preferably 25 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the slag in order to produce a high strength artificial stone. When the amount of the boron oxide-based compound is less than 25 parts by weight, melting of the slag does not occur and it may be difficult to produce artificial stone. When the amount exceeds 30 parts by weight, zinc borate may boil over, .

이하는 본 발명의 고강도 인조석의 제조방법에 관해 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a high strength artificial stone of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 고강도 인조석의 제조방법은,A method of manufacturing a high strength artificial stone of the present invention comprises:

슬래그 및 보론옥사이드계 화합물을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 및 상기 혼합물을 가열하는 단계를 포함한다.Mixing the slag and the boron oxide-based compound to prepare a mixture, and heating the mixture.

본 발명은 슬래그에 보론옥사이드계 화합물을 첨가하여 징크보레이트를 형성함으로써, 고융점 산화물인 산화아연의 용융을 가능하게 하여 고강도 인조석을 제조하는 것에 특징이 있다.The present invention is characterized in that a boron oxide-based compound is added to slag to form zinc borate, whereby zinc oxide, which is a high melting point oxide, can be melted to produce a high strength artificial stone.

또한, 본 발명은 상기와 같이 혼합물을 제조한 후, 혼합물을 가열하는 방법으로 제조된 고강도 인조석은, 우수한 밀도 및 경도를 갖는 동시에 높은 압축강도를 갖는 것에 특징이 있다.In addition, the present invention is characterized in that a high strength artificial stone produced by the method of manufacturing a mixture as described above and heating the mixture has high density and hardness and high compressive strength.

본 발명의 일예로, 도 2와 같이 알루미나 도가니 바닥에 카본을 깔고, 그 위에 슬래그와 보론옥사이드계 화합물을 혼합한 혼합물을 장입한 후 알루미나 도가니 덮개를 덮어 박스형 전기로에서 실험을 진행 할 수 있지만 반드시 이에 제한되지는 않는다.As an example of the present invention, it is possible to carry out an experiment in a box-type electric furnace by placing carbon on the bottom of an alumina crucible, charging a mixture of slag and a boron oxide-based compound thereon, covering the alumina crucible cover, But is not limited to.

상기 카본은 하기 반응식 1과 같은 카본의 연소 반응을 통해 생성된 가스를 환원가스로 사용하여 슬래그와 구리를 분리할 수 있다.The carbon can be separated from the slag by using the gas generated through the combustion reaction of carbon as shown in the following reaction formula 1 as a reducing gas.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

2C + O2 = 2CO2C + O 2 = 2CO

상기 슬래그와 구리를 분리를 위한 환원 가스는 제한되지는 않지만 구체적으로 예를 들면, 일산화탄소, 수소, 메탄 등의 환원성 가스가 바람직하며, 대기중에서도 가능하다.The reducing gas for separating the slag and the copper is not particularly limited, but specifically, a reducing gas such as carbon monoxide, hydrogen, or methane is preferable, and the reducing gas is also usable in the air.

상기 슬래그는 낮은 융점의 징크보레이트를 형성하기 위하여 산화아연을 주성분으로 하는 것이 바람직하며, 상기 슬래그는 예를 들면, 산화아연 53 ~ 65 중량%, 산화구리 20 ~ 25 중량%, 탄소 1 ~ 5 중량%, 납 0.1 ~ 1 중량%, 철 0.1 ~ 1 중량%, 주석 0.01 ~ 0.1 중량%, 알루미늄 1 ~ 10 중량%, 니켈 0.01 ~ 1 중량%, 안티모니 0.01 ~ 0.05 중량%, 규소 1 ~ 10 중량%, 망간 0.1 ~ 0.3 중량%가 포함된 것을 사용할 수 있다.The slag is preferably composed mainly of zinc oxide in order to form a zinc borate having a low melting point. The slag may contain, for example, 53 to 65% by weight of zinc oxide, 20 to 25% by weight of copper oxide, 1 to 5% 0.1 to 1 wt% of lead, 0.1 to 1 wt% of iron, 0.01 to 0.1 wt% of tin, 1 to 10 wt% of aluminum, 0.01 to 1 wt% of nickel, 0.01 to 0.05 wt% of antimony, %, And manganese 0.1 to 0.3% by weight.

상기 가열은 고온의 환원 분위기에서 진행하여 징크보레이트를 형성할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 슬래그의 용융을 통해 고강도의 인조석을 제조하기 위하여 1,000 ~ 1,800℃의 온도의 환원 분위기에서 반응시킬 수 있다.The heating can proceed in a reducing atmosphere at a high temperature to form zinc borate. More specifically, the slag can be reacted in a reducing atmosphere at a temperature of 1,000 to 1,800 ° C to produce a high-strength artificial stone through melting of the slag.

상기 보론옥사이드계 화합물은 산화아연과 반응하여 징크 보레이트를 형성할 수 있는 것이면 사용가능하며, 구체적으로 예를 들면, 보론트리옥사이드(B2O3) 및 소듐보레이트(Na2B4O7)등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있지만, 반드시 이에 제한되지는 않는다. 그 함량은, 고강도 인조석을 제조하기 위하여 슬래그 100 중량부에 대하여, 25 ~ 30 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 상기 보론옥사이드계 화합물이 25 중량부 미만인 경우 슬래그의 용융이 발생하지 않아 인조석을 제조하기 어려울 수 있으며, 30 중량부를 초과하는 경우 징크보레이트가 끓어 넘치는 문제가 발생할 수 있으므로 상기 범위로 사용하는 것이 바람직하다.The boron oxide-based compound may be used as long as it can react with zinc oxide to form zinc borate. Specific examples thereof include boron trioxide (B 2 O 3 ) and sodium borate (Na 2 B 4 O 7 ) And mixtures thereof. However, the present invention is not limited thereto. The content thereof is preferably 25 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the slag in order to produce a high strength artificial stone. When the amount of the boron oxide-based compound is less than 25 parts by weight, melting of the slag does not occur and it may be difficult to produce artificial stone. When the amount exceeds 30 parts by weight, zinc borate may boil over, .

본 발명에서 상기 방법으로 고강도 인조석을 제조하는 경우, 고강도 인조석은 밀도 2 ~ 5 g/㎤, 비커스 경도 450 ~ 600 Hv, 압축강도 80 ~ 150 ㎫의 물성을 갖는다.In the present invention, when the high-strength artificial stone is manufactured by the above-described method, the high-strength artificial stone has a density of 2 to 5 g / cm 3, a Vickers hardness of 450 to 600 Hv, and a compressive strength of 80 to 150 MPa.

본 발명은 슬래그에 보론옥사이드계 화합물을 첨가하여 낮은 융점의 징크보레이트를 형성함으로써, 고강도 인조석을 제조할 수 있으며, 이를 통해 폐기되거나 해외로 유출되는 동 및 동합금 제련 슬래그의 재사용이 가능하다.The present invention can produce a high strength artificial stone by adding a boron oxide compound to the slag to form a zinc borate having a low melting point, thereby enabling the copper and copper alloy smelting slag to be discarded or to be flown abroad to be reused.

또한, 본 발명의 제조된 고강도 인조석은 우수한 밀도 및 경도를 갖는 동시에 높은 압축강도를 갖는다.In addition, the produced high strength artificial stone of the present invention has excellent density and hardness, and at the same time has a high compressive strength.

또한, 슬래그와 보론옥사이드계 화합물로부터 제조된 고강도 인조석은 기존 석재보다 우수한 밀도, 경도 및 압축강도를 갖는다.In addition, high-strength artificial stones made from slag and boron oxide-based compounds have better density, hardness and compressive strength than conventional stones.

도 1은 동 및 동합금 제련 슬래그의 XRD 분석 결과이다.
도 2는 보론옥사이드계 화합물 첨가를 통한 인조석 제조를 위한 실험 모식도이다.
도 3은 보론트리옥사이드(B2O3) 첨가량에 따른 인조석의 형성 결과를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 5의 방법으로 제조된 인조석이다.
도 5는 내화학 실험 전 및 후의 고강도 인조석 표면 변화를 분석한 SEM 사진이다.
1 shows the results of XRD analysis of copper and copper alloy smelting slag.
2 is an experimental schematic diagram for the production of artificial stone through addition of a boron oxide-based compound.
FIG. 3 is a photograph showing the result of formation of artificial stone according to the addition amount of boron trioxide (B 2 O 3 ).
4 is an artificial stone manufactured by the method of Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 5 is a SEM photograph of the surface of the high strength artificial stone before and after the chemical chemical experiment.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

이하는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여, 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 동 및 동합금 스크랩 처리업체에서 동 및 동합금 슬래그를 포집하여 실험을 실시하였다.
In order to achieve the above object, the present invention has been carried out by collecting copper and copper alloy slag in copper and copper alloy scrap processing companies.

이하 물성은 하기의 방법으로 측정하였다.The following physical properties were measured by the following methods.

1) 자동원소분석1) Automatic element analysis

탄소 분석은 자동원소 분석기(제작사: Thermo Fisher Scientific, 모델명 : Flash EA 1112 series)를 사용하여 분석을 하였다. 분석 방법은 20 ㎎의 시료를 1800℃에서 연소시키며, 연소된 시료는 반응관에서 환원되어 GC 칼럼을 통과하면서 TCD 검출기에 의해 검출된다.
The carbon analysis was performed using an automatic element analyzer (manufactured by Thermo Fisher Scientific, model: Flash EA 1112 series). The analytical method is to burn 20 mg sample at 1800 ℃, and the burned sample is detected by the TCD detector while passing through the GC column after being reduced in the reaction tube.

2) ICP-AES2) ICP-AES

슬래그의 성분분석은 ICP-AES(제작사; Perkin-Elmer, 모델명:OPTIMA 73000DV)를 이용하여 분석을 실시하였다. ICP-AES 용액은 슬래그를 HCl : HNO3 : HF = 1 : 3 : 1로 혼합한 용액에 녹여 분석을 실시하였다.
The composition of the slag was analyzed using ICP-AES (Perkin-Elmer, model: OPTIMA 73000DV). The ICP-AES solution was analyzed by dissolving the slag in a solution of HCl: HNO 3 : HF = 1: 3: 1.

3) XRD3) XRD

슬래그의 상(phase)분석은 XRD 분석기(제조사 : Siemens, 모델명 : D-5000)를 이용하여 분석을 통해 실시하였다. 분석 범위는 2θ = 20 ~ 80°로 측정하였다.Phase analysis of the slag was carried out using an XRD analyzer (manufacturer: Siemens, model name: D-5000). The analytical range was measured as 2θ = 20 to 80 °.

4) 내화학성실험4) Chemical resistance experiment

본 발명에 따른 인조석의 내화학성 실험은 상온의 물, 100℃의 끓는 물, 에탄올, pH 5.6 용액, 아세톤, 35% 염수에서 각각 14일 동안 침지시킨 후, 반응 전 후의 무게 변화 및 표면 변화를 분석하였다.The chemical resistance of the artificial stone according to the present invention was measured by immersing in water at room temperature, boiling water at 100 ° C, ethanol, pH 5.6 solution, acetone and 35% brine for 14 days, Respectively.

- 내화학성 실험결과- Results of chemical resistance test

◎ : 우수◎: Excellent

○ : 양호○: Good

△ : 보통△: Normal

× : 불량X: Bad

으로 표시하였다.
Respectively.

[실시예 1][Example 1]

도 2와 같이 알루미나 도가니 바닥(지름 140 ㎜, 높이 120 ㎜)에 카본(신성 카본)50 g을 깔았다.As shown in Fig. 2, 50 g of carbon (neat carbon) was laid on the bottom of an alumina crucible (diameter 140 mm, height 120 mm).

하기 표 1의 화학 조성비를 가지는 동 및 동합금 슬래그 100 중량부와 보론트리옥사이드(삼전화학) 5 중량부를 혼합한 혼합물을 알루미나 도가니(지름 42 ㎜, 높이 80 ㎜)에 장입하였다.A mixture of 100 parts by weight of copper and copper alloy slag having the chemical composition ratios shown in Table 1 and 5 parts by weight of boron trioxide (Sejung Chemical Co., Ltd.) was charged into an alumina crucible (diameter 42 mm, height 80 mm).

[표 1] 화학 조성비[Table 1] Chemical Composition Ratio

Figure 112014045855411-pat00001
Figure 112014045855411-pat00001

이후 알루미나 도가니 덮개를 덮은 후 박스형 전기로에서 실험을 진행하였다. 전기로의 승온 속도는 5℃/분으로 실험을 진행하였으며, 충분한 슬래그의 용융 및 징크보레이트 형성을 위하여 1,200℃에서 두 시간 유지하였다. 실험이후 전기로 내에서 냉각을 하여 인조석을 제조하였으며, 물성 측정값을 표 2에 나타내었다.
After the alumina crucible cover was covered, the experiment was carried out in the box type electric furnace. The heating rate of the electric furnace was 5 ° C / min and maintained at 1,200 ° C for two hours for sufficient slag melting and zinc borate formation. After the experiment, the furnace was cooled in an electric furnace to prepare an artificial stone, and the measured physical properties are shown in Table 2.

[실시예 2][Example 2]

상기 실시예 1에서 보론트리옥사이드를 10 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조석을 제조하였으며, 물성 측정값을 표 2에 나타내었다.
An artificial stone was prepared in the same manner as in Example 1, except that boron trioxide was used in an amount of 10 parts by weight in Example 1. The physical properties of the artificial stone were shown in Table 2.

[실시예 3][Example 3]

상기 실시예 1에서 보론트리옥사이드를 15 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조석을 제조하였으며, 물성 측정값을 표 2에 나타내었다.
An artificial stone was prepared in the same manner as in Example 1, except that 15 parts by weight of boron trioxide was used in Example 1. The measured values of physical properties are shown in Table 2.

[실시예 4][Example 4]

상기 실시예 1에서 보론트리옥사이드를 20 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조석을 제조하였으며, 물성 측정값을 표 2에 나타내었다.
An artificial stone was prepared in the same manner as in Example 1 except that 20 parts by weight of boron trioxide was used in Example 1, and the measured physical properties are shown in Table 2.

[실시예 5][Example 5]

상기 실시예 1에서 보론트리옥사이드를 25 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조석을 제조하였으며, 물성 측정값을 표 2에 나타내었다.
An artificial stone was prepared in the same manner as in Example 1, except that 25 parts by weight of boron trioxide was used in Example 1. The measured values of physical properties are shown in Table 2.

[실시예 6][Example 6]

상기 실시예 1에서 보론트리옥사이드를 30 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조석을 제조하였으며, 물성 측정값을 표 2에 나타내었다.
An artificial stone was prepared in the same manner as in Example 1, except that 30 parts by weight of boron trioxide was used in Example 1. The measured values of physical properties are shown in Table 2.

[실시예 7][Example 7]

상기 실시예 1에서 보론트리옥사이드를 50 중량부 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인조석을 제조하였으며, 물성 측정값을 표 2에 나타내었다.
An artificial stone was prepared in the same manner as in Example 1, except that boron trioxide was used in an amount of 50 parts by weight in Example 1, and the measured physical properties are shown in Table 2.

[비교예 1][Comparative Example 1]

도 2와 같이 알루미나 도가니 바닥(지름 140 ㎜, 높이 120 ㎜)에 카본(신성 카본)50 g을 깔았다.As shown in Fig. 2, 50 g of carbon (neat carbon) was laid on the bottom of an alumina crucible (diameter 140 mm, height 120 mm).

하기 표 1의 화학 조성비를 가지는 동 및 동합금 슬래그 100 중량부를 알루미나 도가니(지름 42 ㎜, 높이 80 ㎜)에 장입하였다.100 parts by weight of copper and copper alloy slag having the chemical composition ratios shown in Table 1 were charged into an alumina crucible (diameter 42 mm, height 80 mm).

[표 1] 화학 조성비[Table 1] Chemical Composition Ratio

Figure 112014045855411-pat00002
Figure 112014045855411-pat00002

이후 알루미나 도가니 덮개를 덮은 후 박스형 전기로에서 실험을 진행하였다. 전기로의 승온 속도는 5℃/분으로 실험을 진행하였으며, 1,200℃에서 두 시간 유지하였다. 실험이후 전기로 내에서 냉각을 하여 인조석을 제조하였으며, 물성 측정값을 표 2에 나타내었다.
After the alumina crucible cover was covered, the experiment was carried out in the box type electric furnace. The heating rate of the electric furnace was 5 ° C./minute and maintained at 1,200 ° C. for two hours. After the experiment, the furnace was cooled in an electric furnace to prepare an artificial stone, and the measured physical properties are shown in Table 2.

[표 2] [Table 2]

Figure 112014045855411-pat00003
Figure 112014045855411-pat00003

상기 표 2에서, 본 발명에서 제조된 인조석의 내화학성 실험 결과는 상온의 물, 100℃의 끓는 물, 에탄올, pH 5.6 용액, 아세톤 및 35% 염수에 대해 우수한 내화학성을 나타내었으며, 14일간의 반응 실험을 통해 100℃의 끓는 물에서 가장 큰 무게 변화가 나타났지만 무게 감소량은 0.1 중량%에 불과하여, 본 발명의 고강도 인조석은 우수한 내화학성을 나타내는 것을 확인하였다.In Table 2, the chemical resistance of the artificial stones prepared in the present invention showed excellent chemical resistance to water at room temperature, boiling water at 100 ° C, ethanol, pH 5.6 solution, acetone and 35% Although the largest weight change was observed in the boiling water at 100 ° C through the reaction experiment, the weight loss was only 0.1 wt%, confirming that the high-strength artificial stone of the present invention exhibits excellent chemical resistance.

본 발명의 도 3은 보론트리옥사이드 첨가량에 따른 인조석의 형성 여부 결과를 나타낸다. a)는 보론트리옥사이드를 첨가하지 않은 비교예 1로 슬래그의 용융이 완벽하게 발생하지 않은 것을 확인하였다. b) 내지 e)는 보론트리옥사이드를 5 내지 20 중량부 첨가한 결과를 나타낸 것으로, 슬래그의 완벽한 용융이 발생하지 않아 인조석이 형성되지 않은 것을 확인하였다. 반면, f)는 보론트리옥사이드를 25중량부 첨가한 실시예 5, g)는 보론트리옥사이드를 30 중량부 첨가한 실시예 6으로 슬래그와 보론트리옥사이드의 반응으로 징크보레이트가 형성됨으로써, 산화아연의 완벽한 용융이 발생하여, 고강도 인조석이 제조되는 것을 확인 할 수 있었으며, 또한, 인조석과 구리의 밀도 차로 인해 환원된 구리와 슬래그의 분리가 가능한 것을 확인할 수 있었다.FIG. 3 of the present invention shows the result of the formation of artificial stones depending on the amount of boron trioxide added. a) of Comparative Example 1 in which boron trioxide was not added was confirmed that the slag did not completely melt. b) to e) show the results obtained by adding boron trioxide in an amount of 5 to 20 parts by weight, indicating that no complete melting of the slag occurred and no artificial stones were formed. On the other hand, f) in Example 5 in which 25 parts by weight of boron trioxide was added, g) in Example 6 in which 30 parts by weight of boron trioxide was added, and zinc borate was formed by the reaction of slag and boron trioxide, And it was confirmed that the reduced copper and slag can be separated due to the difference in density between artificial stone and copper.

본 발명의 도 5는 내화학 실험 전 및 후의 인조석 표면을 SEM으로 분석한 결과로서 100℃의 끓는 물을 제외하고는 큰 변화가 관찰되지 않았다. a)는 제조된 고강도 인조석의 표면 사진이며, b)는 상온의 물에서 반응 후 사진이며, c)는 100℃의 끓는 물에서 반응 후 사진이며, d)는 에탄올에서 반응 후 사진이며, e)는 pH 5.6의 용액에서 반응 후 사진이며, f)는 아세톤에서 반응 후 사진이며, g)는 35% 염수에서 반응 후 사진으로 내화학 실험 전 및 후의 인조석은 100℃의 끓는 물을 제외하고는 큰 변화가 없는 것을 확인하였다.5 of the present invention, SEM analysis of the surface of artificial stone before and after the chemical chemical experiment showed no significant change except boiling water at 100 캜. (a) is a photograph of the surface of the manufactured high strength artificial stone, (b) is a photograph of the reaction in water at room temperature, (c) is a photograph of the reaction in boiling water at 100 ° C., F) is the photograph after the reaction in acetone, g) is the photograph after the reaction in the 35% salt water, and the artificial stone before and after the chemical experiment is bigger than the boiling water at 100 ℃ And confirmed that there was no change.

또한, 본 발명의 실시예 5로부터 제조된 고강도 인조석의 밀도, 경도 및 압축강도는 각각 3.267 g/㎤, 524.4 Hv, 111.9 ㎫이며, 기존의 대리석의 밀도, 경도 및 압축강도는 2.37 g/㎤, 320 Hv, 68.9 ㎫로 본 발명으로부터 제조된 고강도 인조석은 기존의 대리석보다 우수한 물리적 특성을 갖는 것을 확인하였다.
The density, hardness and compressive strength of the high-strength artificial stone prepared from Example 5 of the present invention are 3.267 g / cm3, 524.4 Hv and 111.9 ㎫, respectively, and the density, hardness and compressive strength of the conventional marble are 2.37 g / 320 Hv, and 68.9 MPa, respectively. It was confirmed that the high-strength artificial stone produced from the present invention had better physical properties than the conventional marble.

Claims (9)

슬래그와 보론옥사이드계 화합물을 포함하며, 상기 슬래그 100 중량부에 대하여 보론옥사이드계 화합물 25 ~ 30 중량부를 포함하며, 상기 슬래그는 동 및 동합금 제련 슬래그인 것인 고강도 인조석 제조용 조성물.Wherein the slag and the boron oxide based compound are contained in an amount of 25 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the slag, and the slag is copper and copper alloy smelting slag. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 슬래그는 산화아연 53 ~ 65 중량%, 산화구리 20 ~ 25 중량%, 탄소 1 ~ 5 중량%, 납 0.1 ~ 1 중량%, 철 0.1 ~ 1 중량%, 주석 0.01 ~ 0.1 중량%, 알루미늄 1 ~ 10 중량%, 니켈 0.01 ~ 1 중량%, 안티모니 0.01 ~ 0.05 중량%, 규소 1 ~ 10 중량%, 망간 0.1 ~ 0.3 중량%를 포함하는 것인 고강도 인조석 제조용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the slag is composed of 53 to 65 wt% of zinc oxide, 20 to 25 wt% of copper oxide, 1 to 5 wt% of carbon, 0.1 to 1 wt% of lead, 0.1 to 1 wt% of iron, 0.01 to 0.1 wt% of tin, Wherein the composition contains 10 to 10 wt% of nickel, 0.01 to 1 wt% of nickel, 0.01 to 0.05 wt% of antimony, 1 to 10 wt% of silicon, and 0.1 to 0.3 wt% of manganese.
제 1항에 있어서,
상기 슬래그는 입도가 1 ~ 1,000 ㎛인 것인 고강도 인조석 제조용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the slag has a particle size of 1 to 1,000 占 퐉.
제 1항에 있어서,
상기 보론옥사이드계 화합물은 보론트리옥사이드 또는 소듐보레이트의 군에서 선택되는 어느 하나인 것인 동 및 동합금 슬래그를 이용한 고강도 인조석 제조용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the boron oxide-based compound is any one selected from the group of boron trioxide and sodium borate.
슬래그 100 중량부에 대하여 보론옥사이드계 화합물 25 ~ 30 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 및
상기 혼합물을 가열하는 단계,
를 포함하며, 상기 슬래그는 동 및 동합금 제련 슬래그인 것인 고강도 인조석의 제조방법.
Mixing 25 to 30 parts by weight of a boron oxide-based compound with 100 parts by weight of the slag to prepare a mixture, and
Heating the mixture,
And the slag is copper and copper alloy smelting slag.
제 6항에 있어서,
상기 가열온도는 1,000 ~ 1,800℃인 것인 고강도 인조석의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the heating temperature is 1,000 to 1,800 ° C.
삭제delete 제 6항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항에 따라 제조된 밀도 2 ~ 5 g/㎤, 비커스 경도 450 ~ 600 Hv, 압축강도 80 ~ 150 ㎫인 고강도 인조석.A high strength artificial stone produced according to any one of claims 6 to 7 having a density of 2 to 5 g / cm 3, a Vickers hardness of 450 to 600 Hv and a compressive strength of 80 to 150 MPa.
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