KR101677672B1 - Production Method for Mass Manufacturing of High Purity Synthesis Zeolites using Construction Waste - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for the mass production of high-purity synthetic zeolite using zeolite-type construction waste, which can be used as an agent for purifying soil and water quality using an aged clay brick discarded after construction or a clay brick discarded as a defect in a production process of the clay brick used as a construction material. The manufacturing method of the present invention does not need a CaO elution removing process essentially required for the existing manufacturing method of synthetic zeolite, and has effects in producing the same in large quantities with a high purity.

Description

건축폐기물을 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법 {Production Method for Mass Manufacturing of High Purity Synthesis Zeolites using Construction Waste}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high purity synthetic zeolite,

본 발명은 건축폐기물을 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법으로 더 상세하게는 건축자재로 사용되는 점토벽돌 중 생산과정에서 불량으로 폐기되는 점토벽돌이나 시공 후 오래되어 폐기되는 점토벽돌을 이용하여 토양 및 수질 정화제로 이용 가능한 제올라이트 타입의 건축폐기물을 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for mass production of high purity synthetic zeolite using construction waste, and more particularly, to a method for mass production of high purity synthetic zeolite using building waste by using clay bricks which are discarded as defective in the production process of clay bricks used as building materials or clay bricks The present invention relates to a high-purity synthetic zeolite mass production method using a zeolite-type building waste usable as a water purification agent.

현재 점토벽돌은 오래전부터 사용된 건축 재료로, 웰빙 건축 재료 중 하나이다. 시멘트와는 달리 통풍, 보온성, 강도 등이 우수하여 건축내외장재, 고급 전원주택 등에 많이 사용되는데, 생산 중 발생되는 불량품이나 오래되어 파손된 점토벽돌, 시공 중 절단된 점토벽돌의 경우 재생이 거의 되지 못하고 폐기되는 실정이다. 특히 점토벽돌 공장에서 생산 후 오랜 기간 동안 적재된 재고 벽돌의 경우에는 판매가 거의 불가능하여 생산 공장에 그대로 적재하는 수준이다. 폐기되는 벽돌 또한 건축 폐기물장이나 야적지에 그대로 적재/방치하는 수준으로 처리된다. Currently, clay bricks are one of the well-being building materials that have been used for a long time. Unlike cement, it has good ventilation, warmth and strength and is widely used in interior and exterior of buildings and high-grade power houses. In the case of defective products produced during production, old clay bricks broken during construction and clay bricks cut during construction, It is discarded. Especially, in the case of stock bricks loaded in clay brick factory for a long period of time after production, it is almost impossible to sell and it is loaded on the production factory. Discarded bricks are also disposed of at the level of loading / unloading at the site or at the site of construction waste.

이러한 점토벽돌을 재활용하는 방법은 현재 점토벽돌 생산 시 재고 및 불량 벽돌을 일부 분쇄하여 재투입하는 수준이다. 이렇게 제조된 점토벽돌은 새 원료로 제조된 벽돌에 비해 기계적 강도 및 기타 물성이 현저히 나빠지게 되기 때문에서 우수한 벽돌 생산이 어렵게 된다. 그 이유는 이미 고온에서 산화된 벽돌 성분이 벽돌 속에 다시 투입되기 때문에서 기존의 흙성분과 결합이 제대로 이루어지지 않기 때문이라고 판단되기 때문이다. 그래서 일부 벽돌 공장에서도 이러한 방법을 크게 사용하지 않으려고 하지만 생산과정에서 재고 및 불량 생성되기 때문에 부득이하게 일부 저급 벽돌 생산에만 사용하는 실정이다. 그래서 이러한 불량 및 재고, 폐기되는 벽돌을 원천적으로 유용한 자원으로 재활용하는 방법이 필수적으로 필요한 상황이다. The method of recycling these clay bricks is to recycle some of the inventories and poor bricks during the production of clay bricks. The clay brick thus produced has a remarkably poor mechanical strength and other physical properties as compared with the brick made of the new raw material, which makes it difficult to produce excellent bricks. This is because the brick components oxidized at high temperatures are put back into the bricks, which is considered to be due to the fact that they are not properly combined with the existing soil components. Therefore, some brick factories try not to use these methods largely but they are inevitably used only for some low-grade bricks because they are produced in stock and bad in the production process. Therefore, it is necessary to recycle these defects, stocks, and discarded bricks as useful resources.

특히, 점토벽돌은 폐기되는 물질이 아니며, 일반 흙(점토, 황토, 고령토 등)에서 고온을 가하여 인공적으로 만들어낸 암석이므로 그 성분은 아주 유용한 자원으로 재활용이 가능하다. 그 중에서 점토벽돌 속에 포함되어 있는 실리카(SiO2) 및 알루미나(Al2O3) 성분은 제올라이트를 제조하는 유용한 성분이다. 그리고 제올라이트는 각종산업에서 유용하게 사용되는 자원으로 합성세제 원료, 동물사료 첨가제, 토질/수질/대기 정화제, 녹조 제거제, 토양 복토제 및 비료, 화학 촉매제, 친환경 벽돌, 건축내외장재 등 여러 분야에 적용되고 있는 실정이며, 요구되는 양 또한 연간 수천만 톤 이상이며 응용시장 또한 매년 증가하는 추세이다. Particularly, clay bricks are not waste materials, but they are artificially produced by applying high temperature in general soil (clay, loess, kaolin, etc.), so that the ingredients are very useful resources and can be recycled. Among them, silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) components contained in clay bricks are useful components for producing zeolite. Zeolite is a useful resource for various industries and is applied to various fields such as synthetic detergent raw materials, animal feed additive, soil / water quality / air purification agent, algaecolorant, soil soil and fertilizer, chemical catalyst, environment-friendly brick, And the required amount is more than tens of millions of tons per year, and the application market is also increasing every year.

폐기되는 점토벽돌을 이용하여 제조된 제올라이트는 벽돌원료로 사용이 가능하다. 이렇게 제조되는 점토벽돌은 제올라이트벽돌로 다시 만들 수 있으며, 이 벽돌은 기능성벽돌로 고부가가치 벽돌, 건축자재로 활용이 가능하다. 또한 제조된 제올라이트는 토질/수질/대기 정화제로 사용이 가능하여 토지 속 중금속, 석유계 오염물질, 암모니아계열 과영양화 물질 등을 정화하는 흡착물질, 수질 속 중금속, 질소오염물질, 석유계 오염물질, 가축분뇨 등이 포함된 산업용/생활용/축산용 폐수를 정화시키는 흡착물질, 냉장고 냄새제거용 필터, 공기청정기 필터, 산업용 VOCs/황산화물 제거 공정 등에 사용가능하다. 그 밖에 화학 촉매제, 비료, 녹조 제거제 등 여러 산업 분야에도 이용이 가능하다. The zeolite produced using the discarded clay bricks can be used as a raw material for bricks. The clay bricks thus produced can be recreated with zeolite bricks, which can be used as high value bricks and building materials as functional bricks. The zeolite can be used as a soil / water quality / atmospheric cleaner, and it can be used as an adsorbent for purifying heavy metals in land, petroleum pollutants, ammonia superfamily substances, heavy metals in water, pollutants in nitrogen, It can be used for adsorbent materials for purification of wastewater for industrial use / life use / livestock including livestock manure, filter for deodorization of refrigerator, air purifier filter, industrial VOCs / sulfuric acid removal process. In addition, it can be used in various industrial fields such as chemical catalysts, fertilizers, and algae removing agents.

현재, 폐자원을 이용하여 제올라이트를 대량으로 합성 기술은 거의 없는 실정이며 대부분 화력발전소의 비산재를 이용하여 제조하는 기술이 대부분이며, 특히 추출공정이나 수열합성방법을 사용하는 기술이 대부분이어서 대량생산에 어려움이 많이 있으며 순도 또한 저순도이므로 응용분야가 제한적이다. At present, there is no technology to synthesize zeolite in large quantities by using waste resources. Most of them are produced by using fly ash of thermal power plant, and most of them use extraction process or hydrothermal synthesis method. There are many difficulties and purity is also low purity, so application field is limited.

한국등록특허 제10-1138854호(2012.05.16.등록)는 실리카 및 알루미나가 포함된 폐기물로부터 합성된 합성 제올라이트에 대해 제시하였다. 비산재를 알카리물질과 혼합하여 융합시키고, 물과 알루미늄 포함물질 및 제올라이트 시드를 혼합한 다음 숙성 및 결정화하여 합성제올라이트를 제조하는 것이다. 그러나 이 특허에서는 결정화 방해물질인 CaO 성분의 다량 혼합되어 있으므로 제올라이트A 타입 이외에 제올라이트 X 타입, Y타입 등 큰 사이즈의 포어(pore)를 갖는 제올라이트의 결정화도가 낮고 순도가 저순도인 단점이 있다.Korean Patent No. 10-1138854 (registered May 16, 2012) discloses synthetic zeolite synthesized from wastes containing silica and alumina. The fly ash is mixed with an alkaline substance to be fused, the water, the aluminum-containing substance and the zeolite seed are mixed, followed by aging and crystallization to produce a synthetic zeolite. However, this patent disadvantageously has a low crystallinity and low purity of zeolite having large pores such as zeolite X type and Y type, in addition to zeolite A type, since a large amount of CaO component as a crystallization inhibitor is mixed.

한국등록특허 10-1602926호 및 10-1602933호(2016.03.07.등록)는 석탄광산의 폐경석 및 석탄화력발전소의 폐기물인 바닥재를 이용하여 효과적으로 제올라이트를 대량으로 합성하는 방법에 대하여 제시하였다. 폐경석 및 바닥재를 분쇄하고 제올라이트 결정생성에 방해되는 CaO 성분을 1~3 중량%로 저감시킨 후 수열합성반응기가 아닌 일반 합성반응기에서 수행하여 제올라이트를 제조하였다. 이 방법은 여러 가지 타입(A type, X type, NaP1 type 등)의 제올라이트를 결정성이 높고 비교적 높은 순도(약 90%)로 제조할 수 있는 장점이 있으나, 여기서 CaO 성분을 저감시키는 공정이 추가됨으로써 공정시간 및 공정비용 상승요인을 초래할 수 있는 단점 또한 있다. Korean Patent No. 10-1602926 and No. 10-1602933 (registered on Mar. 23, 2016) have proposed a method for efficiently synthesizing zeolite in large quantities by using bottom as a waste of coal mine power plant and coal-fired power plant. The zeolite was prepared by pulverizing the calcined stone and the bottom material and reducing the CaO content, which is interfered with the formation of zeolite crystals, to 1 to 3% by weight in a general synthesis reactor other than the hydrothermal synthesis reactor. This method has the advantage of being able to produce zeolite of various types (A type, X type, NaP1 type, etc.) with high crystallinity and relatively high purity (about 90%), There is a drawback in that it may lead to a rise in process time and a process cost.

그러나, CaO 성분을 저감 제거하기 위한 공정을 생략하여 대량생산을 위한 공정시간 저감 및 이에 따른 공정 비용을 낮추고, 고순도의 제올라이트를 대량으로 합성할 수 있는 건축폐기물을 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 방법 제시된 바가 없다. However, there has been proposed a mass production method of a high-purity synthetic zeolite using a construction waste capable of reducing the process time for mass production by lowering and removing the CaO component, thereby lowering the process cost and synthesizing a high-purity zeolite in a large amount none.

한국등록특허 제10-1138854호(2012.05.16)Korean Patent No. 10-1138854 (2012.05.16) 한국등록특허 10-1602926호 및 10-1602933호(2016.03.07)Korean Patent No. 10-1602926 and No. 10-1602933 (Jul.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 폐기되는 점토벽돌을 분쇄하고, 분쇄된 점토벽돌과 알칼리물질을 분말상으로 혼합한 다음 열을 가하여 균일하게 융합되도록 하고, 융합된 분말상의 융합물은 알루미늄함유물질 및 제올라이트 시드와 함께 물에 혼합시키고, 숙성과 결정화 및 건조과정을 통해 제올라이트를 생산하는 것으로 일정한 품질로 대량으로 합성하는 제조방법에 관한 것을 제공하는 데 있다. The main object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the related art is to provide a method for producing a fused clay brick by pulverizing a clay brick to be discarded, mixing the clay brick and the alkali material in powder form, Are mixed with water together with the aluminum-containing material and the zeolite seed, and the zeolite is produced through aging, crystallization and drying, and the process is to produce a large quantity of the fused product at a constant quality.

또한, 재활용도가 미비한 폐점토벽돌을 이용하여 고부가가치가 있는 합성 제올라이트를 고순도 (90% 이상) 및 대량으로 제조하되, 폐점토벽돌 속에 포함되어 있는 SiO2와 Al2O3를 이용하여 여러 가지 타입의 합성 제올라이트로 제조 생산하며 수열합성반응기는 물론 상압조건의 회분식 반응기에서도 다양한 타입의 고순도 제올라이트를 대량생산 가능하게 하는 제조방법의 제공하는 데 있다.In addition, a high-purity (over 90%) and high-volume synthetic zeolite with high added value is produced by using recycled clay bricks with low recyclability, and SiO 2 and Al 2 O 3 , Type zeolite, and which can mass-produce various types of high-purity zeolite in a batch-type reactor at atmospheric pressure as well as a hydrothermal synthesis reactor.

또한, 폐건축자재로 분류되는 폐점토벽돌을 이용하여 다양한 타입의 제올라이트를 생산하여도 일정 수준 이상의 고순도 및 결정화, 대량생산의 용이성이 이루어지도록 함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 제조방법을 제공하는 데 있다.Also, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of improving productivity by allowing a high purity, crystallization, and mass production easiness to be achieved even when various types of zeolite are produced using clay soil bricks classified as waste building materials .

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 폐건축자재를 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법에 있어서, 폐 건축자재를 연속식 쇄석기를 이용하여 30mesh 이하의 분말상으로 분쇄하는 제1공정;According to an aspect of the present invention, there is provided a method for mass production of high purity synthetic zeolite using waste building material, the method comprising: a first step of pulverizing a waste building material into a powder having a size of 30mesh or less using a continuous crusher;

제1공정의 폐건축자재 분쇄물을 분말상의 알칼리물질과 교반기에 투입하고 투입된 혼합분말을 균일하게 교반하는 제2공정; 상기 제2공정을 통해 균일하게 교반된 혼합분말을 가열조로 투입하여 가열시키고, 열에 의해 용융된 알칼리물질이 폐건축자재 분쇄물과 융합되는 제3공정; 제3공정에서 융합단계를 수행한 융합물과, 물, 알루미늄소스 및 제올라이트시드를 혼합하는 제4공정; 상기 제4공정의 혼합물을 저온가열하면서 교반하여 숙성시키는 제5공정; 제5공정에서 숙성된 혼합물의 가열온도를 승온시켜 제올라이트 결정의 합성 및 성장이 이루어지도록 하는 결정화하는 제6공정; 상기 제6공정에서 합성된 제올라이트를 여과, 수세 및 건조시켜 제품화하는 제7공정;로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐건축자재를 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법을 제공한다.A second step of charging pulverized pulverized construction materials of the first step into a powdery alkaline substance and a stirrer and stirring the charged mixed powder uniformly; A third step in which the mixed powder uniformly stirred through the second step is introduced into a heating tank to be heated and the molten alkali material is fused with pulverized building material pulverized by heat; A fourth step of mixing water, an aluminum source and a zeolite seed with the fusion product obtained in the third step; A fifth step of aging the mixture of the fourth step while heating at low temperature; A sixth step of crystallizing in the fifth step the temperature of the aging of the aged mixture is elevated to synthesize and grow zeolite crystals; And a seventh step of producing the zeolite synthesized in the sixth step by filtration, washing with water, and drying the zeolite, thereby producing a high-purity synthetic zeolite mass production process using the waste building material.

또한, 본 발명은 상기 폐건축자재는 점토벽돌일 수 있다. Further, in the present invention, the waste building material may be a clay brick.

또한, 본 발명은 상기 점토벽돌은 금속산화물을 포함할 수 있다.Further, the clay brick of the present invention may include a metal oxide.

또한, 본 발명은 상기 금속산화물은 SiO2, Al2O3, CaO, K2O, MgO, Fe2O3, 및 TiO2 를 포함할 수 있다.In addition, the present invention is the metal oxide may include SiO 2, Al 2 O 3, CaO, K 2 O, MgO, Fe 2 O 3, and TiO 2.

또한, 본 발명은 상기 금속산화물은 SiO2 50 내지 70중량부, Al2O3 15 내지 25중량부, CaO 0.1 내지 2 중량부, K2O 3 내지 7중량부, MgO 0.1 내지 2중량부, Fe2O3 2 내지 10중량부, TiO2 0.5 내지 2중량부 및 기타 금속산화물은 0.1 내지 10중량부로 이루어질 수 있다.Also, the metal oxide may include 50 to 70 parts by weight of SiO 2 , 15 to 25 parts by weight of Al 2 O 3 , 0.1 to 2 parts by weight of CaO, 3 to 7 parts by weight of K 2 O, 0.1 to 2 parts by weight of MgO, 2 to 10 parts by weight of Fe 2 O 3 , 0.5 to 2 parts by weight of TiO 2 , and 0.1 to 10 parts by weight of other metal oxides.

또한, 본 발명은 상기 금속산화물은 100wt% 금속산화물 조성비 조건에서 SiO2 64±0.25 wt%, Al2O3 19±0.25 wt%, CaO 1±0.25 wt%, K2O 5±0.25 wt%, MgO 1±0.1 wt%, Fe2O3 7±0.25 wt%, TiO2 1±0.25 wt%이며 기타 금속산화물의 wt%는 상기 금속산화물의 wt%합과 100wt% 차에 해당될 수 있다.In the present invention, it is preferable that the metal oxide is at least one selected from the group consisting of 64 ± 0.25 wt% of SiO 2 , 19 ± 0.25 wt% of Al 2 O 3 , 1 ± 0.25 wt% of CaO, 5 ± 0.25 wt% of K 2 O, MgO 1 ± 0.1 wt%, Fe 2 O 3 7 ± 0.25 wt%, TiO 2 1 ± 0.25 wt%, and the wt% of the other metal oxides may correspond to the wt% sum of the metal oxides by 100 wt%.

또한, 상기 제3공정은, 알칼리물질로 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3)에서 일종 선택하여 사용하고, 분쇄된 분말상의 점토벽돌 분쇄물 100중량부에 대해 선택된 분말상의 알칼리물질을 50~200중량부로 혼합하고, 500~900℃에서 0.5~3시간 열처리하여 점토벽돌 분쇄물과 알칼리물질이 융합 있다.In the third step, the alkaline substance selected from sodium hydroxide (NaOH) and sodium carbonate (Na2CO3) is selected and used, and the powdery alkaline substance selected for 100 parts by weight of the pulverized powdery clay brick pulverized product is mixed with 50 to 200 By weight, and heat-treated at 500 to 900 ° C for 0.5 to 3 hours to obtain an aggregate of clay bricks and an alkali material.

또한, 상기 제4공정은, 제3공정에서 생산된 바닥재융합물 100중량부에 대해 물 200~1000중량부, 알루미늄 소스 5~25 중량부 및 제올라이트 시드 0.5~5중량부로 혼합될 수 있다.In the fourth step, 200 to 1000 parts by weight of water, 5 to 25 parts by weight of an aluminum source and 0.5 to 5 parts by weight of a zeolite seed may be mixed with 100 parts by weight of the floor material fused product produced in the third step.

또한, 상기 알루미늄 소스는 NaAlO2일 수 있다.Also, the aluminum source may be NaAlO 2 .

또한, 상기 상기 제5공정은 20~60℃의 온도에서 3~12시간 동안 교반할 수 있다.The fifth step may be carried out at a temperature of 20 to 60 ° C. for 3 to 12 hours.

또한, 상기 제6공정은, 80~100℃ 및 상압 조건의 회분식 반응기에서 2~72 시간 결정화가 수행될 수 있다.In the sixth step, crystallization may be performed for 2 to 72 hours in a batch reactor at 80 to 100 ° C and normal pressure.

본 발명은 재활용율이 낮고 건축 및 생산 공정, 생활 속에서 발생되는 폐건축자재인 폐점토벽돌을 이용하여 제올라이트로 제조하는 효과가 있다.The present invention has the effect of producing zeolite by using waste clay brick which is a waste building material which is low in recycling rate and is generated in construction, production process and daily life.

또한, 기존 폐경석분쇄물 또는 발전소 저회(Bottom ash)를 이용한 합성제올라이트 제조방법에서 필수적으로 요구되는 CaO 용출제거 공정을 필요로 하지 않는 장점이 있다. In addition, there is an advantage that a CaO elution removing step, which is indispensably required in a conventional method for producing synthetic zeolite by using calcined stone or Bottom ash, is not required.

또한, 점토벽돌 분쇄물과 알칼리물질이 분말상으로 혼합교반 및 고온융합되어 최대한 균일하게 혼합한 다음 알루미늄포함물질과 반응시켜 결정화가 이루어짐으로써 다양한 타입의 제올라이트를 고순도로 생산할 수 있는 효과가 있다. In addition, the clay brick pulverized material and the alkali material are mixed and stirred at a high temperature and mixed with each other as much as possible, and then mixed with the aluminum-containing material in a crystallized state to produce various types of zeolite with high purity.

또한, 수열반응이 없어 상압조건의 회분식반응기에서 제조할 수 있으므로, 회분식 반응기를 이용한 연속공정에 의한 대량생산이 가능해 생산비용을 절감시킬 수 있다.In addition, since hydrothermal reaction is not performed, it can be produced in a batch reactor under atmospheric pressure, so mass production can be achieved by a continuous process using a batch reactor, thereby reducing production costs.

또한, 기존 합성제올라이트 합성공정을 단순하게 구성하므로 제조시간 및 비용을 절감할 수 있다. In addition, since the conventional synthetic zeolite synthesis process is simply constituted, manufacturing time and cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제조공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 제올라이트 4A의 분석결과이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 제올라이트 4A의 SEM 사진(5,000 배율)이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 제올라이트 NaP1의 분석결과이다.
1 is a flowchart of a manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
2 shows the results of analysis of zeolite 4A prepared according to one embodiment of the present invention.
3 is a SEM photograph (5,000 magnification) of zeolite 4A prepared according to one embodiment of the present invention.
4 shows the results of analysis of zeolite NaP1 prepared according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the appended drawings illustrate only the contents and scope of technology of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention based on these examples.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.In addition, terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of the term to describe its invention in the best way. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described herein are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that there are various equivalents and modifications that can be substituted at the time of the present application It should be understood.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조공정 흐름도이다.1 is a flowchart of a manufacturing process according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 폐건축자재인 폐점토벽돌을 이용하여 다양한 타입의 고순도 제올라이트를 제조방법은, 분쇄공정인 제1공정, 혼합분말 교반공정인 제2공정, 융합공정인 제3공정, 혼합공정인 제4공정, 숙성공정인 제5공정, 결정화공정인 제6공정 및 제품화공정인 제7공정을 포함하여 이루어진다.The method for producing various types of high purity zeolite by using the waste clay brick according to the present invention is characterized in that the first step which is a pulverizing step, the second step which is a mixed powder stirring step, the third step which is a fusing step, A fourth step, a fifth step as an aging step, a sixth step as a crystallization step, and a seventh step as a commercialization step.

상기 폐건축자재는 폐점토벽돌, 폐황토벽돌, 폐백토벽돌, 폐고령토벽돌, 폐시멘트벽돌, 폐콘크리트벽돌일 수 있다. The waste building material may be a clay soil brick, a waste yellow brick, a waste clay brick, a waste kaolin brick, a waste cement brick, and a waste concrete brick.

이러한 벽돌은 금속산화물을 포함할 수 있으며, 상기 금속산화물은 SiO2, Al2O3, CaO, K2O, MgO, Fe2O3, 및 TiO2 를 포함할 수 있다. These bricks may comprise a metal oxide, the metal oxide may include SiO 2, Al 2 O 3, CaO, K 2 O, MgO, Fe 2 O 3, and TiO 2.

상기 금속산화물은 SiO2 50 내지 70중량부, Al2O3 15 내지 25중량부, CaO 0.1 내지 2 중량부, K2O 3 내지 7중량부, MgO 0.1 내지 2중량부, Fe2O3 2 내지 10중량부, TiO2 0.5 내지 2중량부 및 기타 금속산화물은 0.1 내지 7중량부로 이루어 질 수 있다. The metal oxide is SiO 2, 50 to 70 parts by weight, Al 2 O 3 15 to 25 parts by weight, CaO 0.1 to 2 parts by weight, K 2 O 3 to 7 parts by weight, MgO 0.1 to 2 parts by weight, Fe 2 O 3 2 To 10 parts by weight of TiO 2, 0.5 to 2 parts by weight of TiO 2 , and 0.1 to 7 parts by weight of other metal oxide.

또한 상기 금속산화물은 SiO2 35 내지 45중량부, Al2O3 5 내지 15중량부, CaO 0.1 내지 5 중량부, K2O 5 내지 15중량부, MgO 0.1 내지 2중량부, Fe2O3 23 내지 33중량부, TiO2 0.1 내지 7중량부 및 기타 금속산화물은 0.1 내지 7중량부로 이루어 질 수 있다.In addition, the metal oxide is SiO 2, 35 to 45 parts by weight, Al 2 O 3 5 to 15 parts by weight, CaO 0.1 to 5 parts by weight, K 2 O 5 to 15 parts by weight, MgO 0.1 to 2 parts by weight, Fe 2 O 3 23 to 33 parts by weight of TiO 2, 0.1 to 7 parts by weight of TiO 2, and 0.1 to 7 parts by weight of other metal oxides.

상기 기타 금속산화물은 Na2O, P2O5, SO3, Cr2O3, MnO, NiO, ZnO, Rb2O, SrO, Y2O3, ZrO2, BaO 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다. The other metal oxide may be any one or more of Na 2 O, P 2 O 5 , SO 3 , Cr 2 O 3 , MnO, NiO, ZnO, Rb 2 O, SrO, Y 2 O 3 , ZrO 2 , have.

또한, 본 발명의 상기 금속산화물은 100wt% 금속산화물 조성비 조건에서 SiO2 64±0.25 wt%, Al2O3 19±0.25 wt%, CaO 1±0.25 wt%, K2O 5±0.25 wt%, MgO 1±0.1 wt%, Fe2O3 7±0.25 wt%, TiO2 1±0.25 wt%이며 기타 금속산화물의 wt%는 상기 금속산화물의 wt%합과 100wt% 차에 해당될 수 있다.The metal oxide of the present invention is composed of 64 ± 0.25 wt% of SiO2, 19 ± 0.25 wt% of Al2O3, 1 ± 0.25 wt% of CaO, 5 ± 0.25 wt% of K2O, 1 ± 0.1 wt% of MgO, 7 ± 0.25 wt% of Fe2O3, 1 ± 0.25 wt% of TiO2, and the wt% of other metal oxides may be equal to the wt% sum of the metal oxides by 100 wt%.

또한, 본 발명의 상기 금속산화물은 100wt% 금속산화물 조성비 조건에서 SiO2 40±0.25 wt%, Al2O3 12±0.25 wt%, CaO 3±0.25 wt%, K2O 11±0.25 wt%, MgO 1±0.1 wt%, Fe2O3 28±0.25 wt%, TiO2 3±0.25 wt%이며 기타 금속산화물의 wt%는 상기 금속산화물의 wt%합과 100wt% 차에 해당될 수 있다.Also, the metal oxide of the present invention has a composition of 40 ± 0.25 wt% of SiO 2, 12 ± 0.25 wt% of Al 2 O 3 , 0.25 wt% of CaO, 11 ± 0.25 wt% of K 2 O, MgO 1 ± 0.1 wt%, Fe 2 O 3 28 ± 0.25 wt%, TiO 2 3 ± 0.25 wt%, and the wt% of other metal oxides may correspond to the wt% sum of the metal oxides by 100 wt%.

상기 제1공정은 폐점토벽돌을 분쇄하는 공정으로, 건설현장 이나 점토벽돌 생산현장, 생활폐기물 등에서 발생되는 불량점토 벽돌을 분쇄하는 공정이다. 이러한 제1공정에서는 덩어리 형태인 점토벽돌을 균일한 혼합을 위해 최대한 분말형태로 파쇄하는 것이 바람직하다. 상기 분쇄에 사용되는 장치로는 컨베이어벨트에 의해 연속 공급이 가능한 연속식 쇄석기(Hammer crusher or Scutter crusher)를 사용하여 분쇄가 이루어질 수 있다. 이때 분쇄정도는 30 메쉬(mesh) 이하로 분쇄하며, 바람직하게는 30~60메쉬의 분말상으로 분쇄하는 것이다. 상기 메쉬범위보다 크다면 제조 공정 비용 중 분쇄에 소요되는 에너지 및 처리시간, 제조 비용이 과다하게 될 수 있다. The first step is a step of crushing the clay bricks from the clay soil, and is a step of crushing the poor clay bricks generated in the construction site, the clay brick production site, and municipal wastes. In this first step, it is preferable to crush the clay bricks in the form of powder to the maximum for uniform mixing. The crushing can be performed using a continuous crusher (hammer crusher or scutter crusher) which can be continuously supplied by a conveyor belt. At this time, the degree of pulverization is reduced to 30 mesh or less, preferably 30 to 60 mesh. If the mesh size is larger than the above-mentioned mesh range, energy, processing time, and manufacturing cost for grinding can be excessively increased.

통상적인 합성 제올라이트 공정에서는 원료성분에 포함된 CaO성분을 제거하는 공정을 필수적으로 수반하게된다. 이러한 CaO성분의 과다는 제올라이트의 결정화 단계 시 제올라이트 결정을 방해하는 요소가 되며, 또한 제올라이트 결정성 및 순도를 낮추는 단점을 유발한다. 또한, 실질적으로 CaO의 함량을 낮추기 위해 회분식 수조에서 소정 온도의 온수에서 교반 과정을 통하여 CaO성분 함량을 조절한다. A conventional synthetic zeolite process essentially involves a step of removing the CaO component contained in the raw material component. This excess of CaO constitutes a factor that interferes with the zeolite crystals during the crystallization step of the zeolite, and also causes the disadvantage of lowering the crystallinity and purity of the zeolite. Further, in order to lower the content of CaO substantially, the content of CaO component is adjusted by stirring in hot water at a predetermined temperature in a batch water tank.

또한, 이러한 공정을 통하여 처리된 원료성분은 필수적으로 요구되는 수처리 공정 때문에 수분을 제거하기 위한 압착공정도 수반되어 공정시간 및 비용이 증가하게된다. 따라서, CaO 용출제거 공정이 없는 폐건축자재를 이용하므로 고순도의 제올라이트를 대량생산이 가능하다. In addition, the raw material component treated through such a process is accompanied by a pressing process for removing moisture due to a required water treatment process, thereby increasing the process time and cost. Therefore, it is possible to mass-produce high purity zeolite by using waste building material without CaO elution removal process.

이러한 기술적 특성은 폐경석, 발전소 저회(Bottom ash), 비산회(Fly ash) 등 폐기물을 재활용한 합성 제올라이트 공정에서 매우 중요한 부분으로 CaO 함량이 20% 이상인 원료만에만 고려 되며 CaO 용출은 제올라이트 결절성 향상 및 순도 향상에 반드시 요구되는 공정이다. 특히 결정성 향상에 매우 중요하다. These technical characteristics are considered to be important in the synthetic zeolite process of waste recycling such as bottom ash, bottom ash and fly ash. Only CaO content of 20% or more is considered only, and CaO elution is improved in nodular nodularity It is a process that is absolutely required for improving the purity. Particularly, it is very important to improve crystallinity.

본원 발명의 기술적 특징인 폐건축자재인 폐벽돌의 금속산화물 조성의 균일성 때문에 CaO의 용출공정이 없이 CaO 함량이 1% 대로 제외시킬 수 있어 공정비용 및 시간을 획기적으로 저감하여 대량생산 및 고순도 제올라이트를 합성할 수 있다. 상기 제2공정은, 점토벽돌 분쇄물을 분말상의 알칼리물질과 혼합하여 교반하는 단계이다.Because of the uniformity of the metal oxide composition of the waste brick, which is a technical feature of the present invention, the CaO content can be excluded to 1% without the elution process of CaO, thereby drastically reducing the process cost and time, thereby achieving mass production and high purity zeolite Can be synthesized. The second step is a step of mixing the clay brick pulverized material with a powdery alkali material and stirring the same.

상기 혼합되는 알칼리물질로는 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3)에서 일종 선택하여 사용할 수 있다. 이외에도 나트륨 성분이 포함된 알칼리 물질이나; 수산화칼륨, 탄산칼륨, 수산화칼슘, 수산화바륨 등 칼륨과 칼슘 또는 바륨이 포함된 알칼리 물질을 선택하여 사용할 수 있다.The mixed alkali material may be selected from sodium hydroxide (NaOH) and sodium carbonate (Na 2 CO 3 ). An alkali substance containing a sodium component; An alkali substance including potassium and calcium or barium such as potassium hydroxide, potassium carbonate, calcium hydroxide and barium hydroxide can be selected and used.

이러한 알칼리물질도 점토벽돌 분쇄물과 같이 30~60메쉬로 분쇄하여 파우더 상태의 분말상으로 혼합되도록 하여 균일한 혼합이 가능하게 하는 것이 바람직하다. It is also preferable that such alkali materials are pulverized to 30 to 60 mesh as in the case of the clay brick pulverized material so as to be mixed in a powder state in a powder state so that uniform mixing is possible.

상기 혼합비로는 분쇄된 분말상의 점토벽돌 분쇄물 100중량부에 대해 선택된 분말상의 알칼리물질을 50~200중량부로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 알칼리물질이 50중량부 이하로 혼합될 경우 알루미네이트 이온원과 실리케이트 이온원의 형성이 미비하여 결정화가 낮은 단점이 있고, 200중량부 이상으로 혼합할 경우에는 알루미네이트 이온원과 실리케이트 이온원의 형성증진 정도가 미비함으로 상기 범위내로 혼합하는 것이 바람직하다.As the mixing ratio, it is preferable to mix 50 to 200 parts by weight of the powdery alkali material selected with respect to 100 parts by weight of pulverized powdery clay brick pulverized product. When the alkali material is mixed in an amount of 50 parts by weight or less, the formation of an aluminate ion source and a silicate ion source is insufficient and the crystallization is low. When the alkali material is mixed in an amount of 200 parts by weight or more, It is preferable to mix them within the above range because the degree of formation enhancement is insufficient.

또한, 상기 혼합에 사용되는 혼합기로는 리본믹서기를 사용하여 균일하게 혼합하는 것이 바람직하고, 연속공정을 위해 CSTR방식을 적용할 수 있으며, 일예로 다수개의 리본믹서기를 직렬설치하고 각 리본믹서기에 체류하는 시간을 조절하여 연속혼합이 가능하게 할 수 있다. 상기 혼합분말 교반단계의 교반시간은 5분~60분 동안 이루어지는 것이며, 바람직하게는 점토벽돌 분쇄물과 알칼리물질이 충분히 균일하게 혼합될 수 있는 10~20분 동안 교반하는 것이다. As a mixer used for the mixing, it is preferable to uniformly mix the mixture using a ribbon mixer. For the continuous process, a CSTR method can be applied. For example, a plurality of ribbon mixers are installed in series, So that continuous mixing can be performed. The agitation time of the mixed powder agitation step is 5 minutes to 60 minutes, preferably 10 to 20 minutes, in which the clay brick pulverized material and the alkaline material can be mixed well and uniformly.

상기 제3공정인 융합공정은 균일하게 교반된 혼합분말을 가열조로 투입해 가열시켜 알칼리물질과 점토벽돌 분쇄물을 융합시키는 공정이다. 상기 제3공정은 공급된 열에 의해 혼합분말 중 알칼리물질이 용융되어 점토벽돌 분쇄물과 융합되도록 한다. 따라서, 알칼리물질과 점토벽돌 분쇄물이 분말상으로 균일하게 혼합되면 용융된 알칼리물질과 점토벽돌 분쇄물이 1:1로 융합되어 제올라이트 합성에 유리한 구조를 형성하게 된다. In the fusing step of the third step, the uniformly stirred mixed powder is charged into a heating tank and heated to fuse the alkali material and the clay brick pulverized material. In the third step, the alkaline material in the mixed powder is melted and fused with the clay brick by the supplied heat. Therefore, when the alkali material and the clay brick are uniformly mixed in powder form, the molten alkali material and the clay brick are fused at a ratio of 1: 1, thereby forming a structure favorable for zeolite synthesis.

즉, 가열에 의해 폐점토벽돌의 주성분 중 SiO2는 물에 잘 용해되는 Na2SiO3나 알칼리성 수용액에 용해되는 NaAlSiO4 로 변하여, 제올라이트계열 흡착물질인 토질/수질 정화제 합성에 필요한 알루미네이트 이온원과 실리케이트 이온원을 형성하게 된다. That is, by heating, SiO 2 in the main component of the bricks of the closure site is converted into Na 2 SiO 3 soluble in water or NaAlSiO 4 dissolved in an alkaline aqueous solution, and is converted into NaAlSiO 4 , which is an aluminate ion source And a silicate ion source.

이러한 융합공정에서의 열처리 온도는 500~900℃로 형성하고, 30~180분 간 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 500℃ 이하에서는 알칼리물질의 잘 용융되지 않아 점토벽돌 분쇄물과의 융합이 잘 이루어지지 않으며, 900℃이상에서는 알칼리물질이 과도하게 용융되어 인접 알칼리물질들과 뭉쳐져 암석화 됨으로 상기 온도 범위 내에서 열을 가하는 것이 바람직하다.The heat treatment temperature in such a fusion process is preferably 500 to 900 DEG C and preferably 30 to 180 minutes. That is, when the temperature is lower than 500 ° C, the alkali material is not well melted and fusion with the clay brick is not well performed. When the temperature is higher than 900 ° C, the alkali material is melted excessively and aggregated with the adjacent alkali materials, It is preferable to apply heat in the inside.

이때 상기 알칼리물질로 수산화나트륨(NaOH)을 사용할 경우에는, 점토벽돌 분쇄물 100중량부에 대해 100~120중량부로 혼합하고, 융합단계에서는 500~550℃의 온도에서 융합이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. In this case, when sodium hydroxide (NaOH) is used as the alkali substance, it is preferable to mix 100 to 120 parts by weight of 100 parts by weight of the clay brick pulverized product, and to effect fusion at 500 to 550 ° C in the fusion step .

또한, 알칼리물질로 탄산나트륨(Na2CO3)을 사용할 경우에는, 점토벽돌 분쇄물 100중량부에 대해 50~200중량부로 혼합하고, 융합공정에서는 800~900℃의 온도에서 융합이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 탄산나트륨을 사용하여 600℃이하로 열을 가하여 융합이 이루어지게 하면 점토벽돌 분쇄물에 함유된 석영이나 규산알루미늄이 50% 이상 잔존하여 제올라이트로의 결정화에 참여하지 않기 때문에 수율이 낮아지게 된다. 따라서, 투입되는 알칼리물질에 따른 열처리온도를 조절하여 제올라이트 원료로 이용되기 쉬운 무정형 또는 수용성 형태로 변화시킬 수 있는 것이 바람직하다. When sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is used as the alkali substance, it is preferable to mix 50 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the clay brick pulverized product, and to effect fusion at a temperature of 800 to 900 ° C in the fusion step desirable. When sodium carbonate is used and heat is applied at a temperature of 600 ° C or below to allow the fusion to be performed, 50% or more of quartz or aluminum silicate contained in the clay brick pulverized product will not participate in the crystallization to the zeolite. Therefore, it is preferable to control the heat treatment temperature according to the alkali material to be changed into an amorphous or water-soluble form which is easy to use as a zeolite raw material.

다음으로 제4공정인 혼합공정을 수행한다. 상기 제4공정은 이전의 제3공정에서 융합공정을 수행한 바닥재융합물과, 물과, 알루미늄소스 및 제올라이트 시드를 혼합하는 공정이다.Next, the mixing step of the fourth step is performed. The fourth step is a step of mixing the flooring fusion material, the water, the aluminum source and the zeolite seed, which have been subjected to the fusion process in the previous third step.

상기 혼합비로는 융합공정에서 생산된 점토벽돌 융합물 100중량부에 대해 물 200~1000중량부, 알루미늄 소스 5~25 중량부 및 제올라이트 시드 0.5~5중량부로 혼합된다. As the mixing ratio, 200 to 1000 parts by weight of water, 5 to 25 parts by weight of an aluminum source and 0.5 to 5 parts by weight of a zeolite seed are mixed with 100 parts by weight of the clay brick fused product produced in the fusing step.

상기 물은 200중량부 이하로 혼합될 경우 제올라이트의 수취량이 낮아지고, 1000중량부 이상으로 혼합될 경우에는 결정화속도가 늦어져 대량생산시 공장규모가 커지는 문제점이 있으므로 상기 범위로 혼합하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 400 ~ 500중량부로 혼합하는 것이다.When the water is mixed in an amount of 200 parts by weight or less, the amount of the zeolite to be added is lowered. When the water is mixed in an amount of 1000 parts by weight or more, the crystallization rate is slowed, , And more preferably 400 to 500 parts by weight.

또한 상기 알루미늄소스는 최종적으로 요구되는 합성 제올라이트의 조성비인 SiO2/Al2O3을 조절하기 위해 첨가한다. 상기 알루미늄소스로는 알루미늄계 폐응집제(Al함량이 5~40중량%)를 사용하며, 대표적으로는 NaAlO2 가 있다.In addition, the aluminum source is added to control SiO 2 / Al 2 O 3, which is the composition ratio of the finally required synthetic zeolite. As the aluminum source, an aluminum-based waste coagulant (Al content: 5 to 40 wt%) is used, and NaAlO 2 is typically used.

또한, 상기 제올라이트 시드는 최종적으로 생성되는 합성 제올라이트의 형태를 결정짓는 역할을 하는 것이다. 특히 본 발명에서는 순도가 높기 때문에 생산되는 제올라이트 중 일부를 시드로 재사용할 수 있도록 공정상에 순환공정이 더 포함될 수 있다. In addition, the zeolite seed serves to determine the shape of the finally produced synthetic zeolite. In particular, since the purity is high in the present invention, a circulation process may be further included in the process so that some of the produced zeolite can be reused as a seed.

상기 제4공정인 혼합공정을 수행하기 위해 각 혼합물을 수용하는 합성반응조는 다수개로 형성하되, 직렬로 설치하여 각 합성반응조를 순차적으로 통과하면서 혼합이 이루어지게 하거나, 다수개를 병렬로 설치하여 순차적으로 공급하고 각각이 독립적으로 반응한 다음 순차적인 배출이 이루어지게 하는 방식을 적용할 수 있다. In order to carry out the mixing process of the fourth step, a plurality of synthesis reactors for containing the respective mixtures are formed, and they are installed in series to allow the synthesis reactors to be sequentially passed through the mixer, , And each of them reacts independently, and then sequential discharge is performed.

상기 제5공정은, 상기 제4공정의 혼합물을 20~60℃로 저온가열하면서 교반하여 숙성이 이루어지게 하는 공정이다.In the fifth step, the mixture in the fourth step is aged while being heated at a low temperature of 20 to 60 캜 to be aged.

본 공정은 물에 점토벽돌 융합물이 충분히 녹을 수 있도록 교반하는 단계이며, 3~12시간 동안 교반이 이루어지게 하는 것이 바람직하다. 상기 숙성시간이 3시간 미만일 경우에는 점토벽돌 융합물이 물에 충분히 녹지 않아 결정화단계에서 합성되는 량이 낮아지고, 12시간을 초과할 경우에는 결정화증진정도가 미비함으로 상기 범위 내에서 교반에 의한 숙성이 이루어지게 하는 것이 바람직하다. This step is a step of stirring the mixture of clay bricks and water so that they can be sufficiently melted, and it is preferable to stir the mixture for 3 to 12 hours. When the aging time is less than 3 hours, the amount of the clay brick fused is not sufficiently dissolved in water, so that the amount synthesized in the crystallization step is lowered. When the aging time exceeds 12 hours, the degree of crystallization is insufficient. .

상기 제6공정은, 제5공정을 통해 숙성된 혼합물에 가열온도를 80~100℃로 승온시켜 제올라이트 결정의 합성 및 성장이 이루어지도록 하는 공정이다. The sixth step is a step of raising the temperature of the aged mixture to 80 to 100 캜 through the fifth step to synthesize and grow zeolite crystals.

본 결정화가 이루어지는 제6공정은 수열반응기에서 수행할 수 있으나, 일반 회분식 반응기에서도 수행이 가능하다. 따라서, 회분식반응기를 병렬로 다수 설치하여 순차적으로 시간차에 의해 결정화반응을 수행하여 순차적인 배출이 이루어지도록 함으로써 연속공정과 유사하게 결정화된 제올라이트를 생산할 수 있다. The sixth step in which the present crystallization is carried out can be carried out in a hydrothermal reactor, but also in a general batch reactor. Therefore, it is possible to produce a zeolite crystallized in a similar manner to the continuous process by installing a plurality of batch reactors in parallel and successively performing a crystallization reaction by a time difference to perform sequential discharge.

이러한 제6공정은 2 ~ 72시간 동안 수행하여 결정화가 이루어지도록 하며, 바람직하게는 3시간 이상 반응조에서 결정화가 진행되도록 하며, 제올라이트의 타입에 따라 결정화를 수행하는 수행시간을 상기 범위내에서 조절할 수 있다.The sixth step is performed for 2 to 72 hours to allow crystallization to proceed. Preferably, the crystallization proceeds in the reaction vessel for 3 hours or more. The duration of performing the crystallization according to the type of zeolite can be controlled within the above range have.

상기 제7공정은 제6공정에서 결정화를 통해 합성된 제올라이트타입의 정화제를 여과, 수세 및 건조시켜 상업적으로 사용되는 제품화가 이루어지는 공정이다. In the seventh step, the zeolite-type cleaning agent synthesized through crystallization in the sixth step is filtered, washed, and dried to produce a commercial product.

즉, 상기 제7공정에서 결정화가 이루어진 제올라이트타입의 정화제는 증류수를 이용하여 여과 및 수세를 통해 정화제에 묻은 모액 및 금속이온을 제거하고, 연속식 필터프레스를 통해 탈수가 이루어지도록 한다. 또한, 탈수과정에서 발생된 폐수는 혼합단계에서 바닥재융합물과 혼합되는 물을 대신하여 사용할 수 있다. That is, in the zeolite-type cleaning agent crystallized in the seventh step, the mother liquor and the metal ion adhered to the cleaning agent are removed through filtration and washing with distilled water, and dehydration is performed through a continuous filter press. In addition, the wastewater generated in the dehydration process can be used in place of water to be mixed with the flooring fusing in the mixing step.

상기 건조는 90~100℃의 범위에서 이루어지며, 연속식 터널건조를 통해 연속적인 건조가 이루어지게 할 수 있다. The drying is performed at a temperature in the range of 90 to 100 ° C, and continuous drying can be performed through continuous tunnel drying.

또한, 건조가 완료된 제올라이트는 분말상태로 제품화가 이루어진다.In addition, the zeolite that has been dried is commercialized in powder form.

또한, 상기 분말상태의 제올라이트는 입자화가 요구되는 분말 제품을 원료에 수분 또는 바인더를 첨가하여 그래뉼을 형성하게 된다. 구체적으로 제올라이트는 공기 중의 악취를 흡착하는 성능이 우수하나, 분말 원료를 사용할 경우, 입자와 입자 사이에 공극이 아주 작아져 비산되는 문제점이 있어 그 사용이 곤란하였다. 제올라이트는 분말은 제거하고, 적정 크기 이상의 입자를 선별하여 사용할 수 있으나, 여전히 분쇄과정에서 발생된 분말은 폐기하여야 하는 비경제성이 있어 그래뉼화가 필수적이다.In addition, the zeolite in the powder state forms a granule by adding moisture or a binder to the raw material in a powder product requiring granulation. Specifically, zeolite is excellent in the ability to adsorb odor in the air, but when it is used as a raw material for the powder, the gap between the particles and the particles is very small and scattered. Although zeolite can be used to remove particles and select particles larger than the appropriate size, granulation is still necessary because the powder generated in the pulverization process must be discarded.

분말 형태로 존재하는 원료를 그래뉼화하기 위한 기술로서, 디스크형 그래뉼 성형장치(Disk Type Granulator)나 드럼형 그래뉼 성형장치(Drum Type Granulator)가 이용될 수 있다. 디스크형 그래뉼 성형장치의 경우, 디스크의 회전에 의하여 분말들 간에 입자가 안식각을 넘어서면 성형장치의 경사진 바닥 표면을 타로 구르는 구름현상이 발생하며 이때, 분말에 바인더 또는 수분을 추가적으로 분사하면, 분말 간에 결합이 일어나며, 이러한 반복과정을 통하여 둥근 모양의 구상 그래뉼이 형성되게 된다. As a technique for granulating a raw material present in a powder form, a disk type granulator or a drum type granulator may be used. In the case of a disk-type granule forming apparatus, when the particles move beyond the angle of repose by the rotation of the disk, a rolling phenomenon occurs in which the inclined bottom surface of the molding apparatus is rubbed with a taro. When a binder or moisture is further injected into the powder, And the rounded spherical granules are formed through this repetition process.

이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

(실시예 1) (Example 1)

본 발명의 제올라이트 A 타입의 제조는 폐점토벽돌 수취 및 분쇄공정(제1공정)을 수행하였다. 일반 건축현장에서 버려지는 점토벽돌(적벽돌)을 수취하였다. 수취된 점토벽돌은 쇄석기를 통해 30메쉬(약 600㎛) 이하로 분말화하였다. The production of the zeolite A type of the present invention was carried out in the process of receiving and crushing the bricks of the landfill site (first step). I received clay bricks (red bricks) that were abandoned at the general construction site. The received clay bricks were pulverized to 30 mesh (about 600 μm) or less through a crusher.

분말화된 점토벽돌을 XRF를 이용하여 성분을 분석해 하기 표1에 나타내었다. Powdered clay bricks were analyzed for their composition using XRF and are shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112016040194289-pat00001
Figure 112016040194289-pat00001

- 혼합분말교반공정 및 융합공정(제2공정 및 제3공정)- Mixed powder agitation process and fusion process (second process and third process)

상기 분쇄된 점토벽돌 분쇄물에서 100g를 수취하여 혼합기에 투입하고, 알칼리 물질로는 분말상의 수산화나트륨을 선택하여 120g을 혼합기에 투입하여 10분간 교반하여 균일하게 혼합하여 혼합분말을 제조하였다. 100 g of the pulverized clay brick was pulverized and put into a mixer. 120 g of powdery sodium hydroxide was selected as an alkali substance, and 120 g of the powder was added to a mixer and stirred for 10 minutes to prepare a mixed powder.

상기 점토벽돌 분쇄물과 수산화나트륨의 혼합분말을 가열조로 투입하고, 500℃의 온도에서 약 1시간 동안 가열하여 융합되도록 하였다. The mixed powder of the clay brick pulverized product and sodium hydroxide was put into a heating tank and heated at 500 캜 for about 1 hour to be fused.

- 혼합공정, 숙성공정 및 결정화 공정(제4공정, 제5공정 및 제6공정)- mixing process, aging process and crystallization process (fourth process, fifth process and sixth process)

융합된 점토벽돌 융합물 100g, 물 500mL, 제올라이트 4A 시드 1g을 합성반응조에 투입하였다. 100 g of fused clay brick fused, 500 mL of water, and 1 g of zeolite 4A seed were added to the synthesis reaction tank.

또한, 바닥재의 SiO2/Al2O3의 몰비가 5.8 이므로 알루미늄소스로 선택된 NaAlO2을 53g을 더 투입하여 SiO2/Al2O3의 몰비를 2.0으로 조절하였다.In addition, the NaAlO 2 is selected as it is the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 of 5.8 flooring aluminum source In a further 53g was adjusted to a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 to 2.0.

상기 혼합물을 30℃의 저온으로 5시간 동안 교반하면서 가열하는 숙성공정을 실시하여 점토벽돌 융합물을 물에 충분이 녹게 하였다. The mixture was aged at a low temperature of 30 캜 for 5 hours with heating, and the fused clay bricks were sufficiently dissolved in water.

숙성이 완료된 혼합물의 가열온도를 90℃로 승온시켜 5시간 동안 교반하여 결정화를 진행시켰다. The heating temperature of the aged mixture was raised to 90 캜 and stirred for 5 hours to proceed crystallization.

- 제올라이트 제품화 공정(제7공정)- Zeolite commercialization process (Seventh process)

결정화가 완료된 제올라이트를 증류수로 여과 및 세척, 탈수를 거친 후 건조오븐에서 100℃로 건조하여 분말 상태의 제올라이트 4A를 생산하였다.The crystallized zeolite was filtered and washed with distilled water, dehydrated and dried at 100 ° C. in a drying oven to produce powdered zeolite 4A.

[표 2][Table 2]

Figure 112016040194289-pat00002
Figure 112016040194289-pat00002

생산된 제올라이트 4A의 성분을 XRF로 분석하여 표2에 나타내었다. The components of the produced zeolite 4A were analyzed by XRF and are shown in Table 2.

그 결과, 순도는 약 95% 이상로 고순도 제올라이트를 생산할 수 있음을 알 수 있었다. As a result, it was found that high purity zeolite can be produced with a purity of about 95% or more.

도 2에서는 제조된 제올라이트 4A의 XRD 분석으로 결정화 상태를 확인하였다. In FIG. 2, the crystallization state was confirmed by XRD analysis of the prepared zeolite 4A.

그 결과, 상용 제올라이트와 거의 일치하는 결정피크를 관찰 할 수 있었으며, 결정화 또한 높음을 알 수 있다. As a result, a crystal peak almost coinciding with that of commercial zeolite was observed, and crystallization was also found to be high.

도 3에서는 제조된 제올라이트 4A의 SEM 사진을 나타낸 것으로 정육면체의 전형적인 제올라이트 4A 형상을 확인할 수 있었다.FIG. 3 shows an SEM photograph of the prepared zeolite 4A, which shows a typical zeolite 4A shape of a cube.

(실시예 2) 본 발명의 제올라이트 NaP1 타입의 제조(Example 2) Production of zeolite NaP1 type of the present invention

- 폐점토벽돌 수취 및 분쇄공정(제1공정)- Closing land brick receiving and crushing process (first process)

일반 건축현장에서 버려지는 점토벽돌(적벽돌)을 수취하였다. 수취된 점토벽돌은 쇄석기를 통해 30메쉬(약 600㎛) 이하로 분말화하였다. I received clay bricks (red bricks) that were abandoned at the general construction site. The received clay bricks were pulverized to 30 mesh (about 600 μm) or less through a crusher.

- 혼합분말교반공정 및 융합공정(제2공정 및 제3공정)- Mixed powder agitation process and fusion process (second process and third process)

상기 분쇄된 점토벽돌 분쇄물에서 100g를 수취하여 혼합기에 투입하고, 알칼리 물질로는 분말상의 수산화나트륨을 선택하여 120g을 혼합기에 투입하여 10분간 교반하여 균일하게 혼합하여 혼합분말을 제조하였다. 100 g of the pulverized clay brick was pulverized and put into a mixer. 120 g of powdery sodium hydroxide was selected as an alkali substance, and 120 g of the powder was added to a mixer and stirred for 10 minutes to prepare a mixed powder.

상기 점토벽돌 분쇄물과 수산화나트륨의 혼합분말을 가열조로 투입하고, 500℃의 온도에서 약 1시간 동안 가열하여 융합되도록 하였다. The mixed powder of the clay brick pulverized product and sodium hydroxide was put into a heating tank and heated at 500 캜 for about 1 hour to be fused.

- 혼합공정, 숙성공정 및 결정화 공정(제4공정, 제5공정 및 제6공정)- mixing process, aging process and crystallization process (fourth process, fifth process and sixth process)

융합된 점토벽돌 융합물 100g, 물 500mL, 제올라이트 NaP1 시드 1g을 합성반응조에 투입하였다. 100 g of fused clay brick fused, 500 mL of water and 1 g of zeolite NaP1 seed were added to the synthesis reaction tank.

또한, 바닥재의 SiO2/Al2O3의 몰비가 5.8 이므로 알루미늄소스로 선택된 NaAlO2을 10g을 더 투입하여 SiO2/Al2O3의 몰비를 4.0으로 조절하였다.In addition, since the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 in the bottom layer was 5.8, 10 g of NaAlO 2 selected as an aluminum source was further added to adjust the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 to 4.0.

상기 혼합물을 30℃의 저온으로 5시간 동안 교반하면서 가열하는 숙성공정을 실시하여 점토벽돌 융합물을 물에 충분이 녹게 하였다. The mixture was aged at a low temperature of 30 캜 for 5 hours with heating, and the fused clay bricks were sufficiently dissolved in water.

숙성이 완료된 혼합물의 가열온도를 90℃로 승온시켜 20시간 동안 교반하여 결정화를 진행시켰다. The heating temperature of the aged mixture was raised to 90 캜 and stirred for 20 hours to proceed crystallization.

- 제올라이트 제품화 공정(제7공정)- Zeolite commercialization process (Seventh process)

결정화가 완료된 제올라이트를 증류수로 여과 및 세척, 탈수를 거친 후 건조오븐에서 100℃로 건조하여 분말 상태의 제올라이트 NaP1을 생산하였다.The crystallized zeolite was filtered and washed with distilled water, dehydrated and dried at 100 ° C in a drying oven to produce zeolite NaP1 in powder form.

[표 3][Table 3]

Figure 112016040194289-pat00003
Figure 112016040194289-pat00003

생산된 제올라이트 NaP1의 성분을 XRF로 분석하여 표3에 나타내었다. The components of the produced zeolite NaP1 were analyzed by XRF and shown in Table 3.

그 결과, 순도는 약 93% 이상로 고순도 제올라이트를 생산할 수 있음을 알 수 있었다. As a result, it was found that high purity zeolite can be produced with a purity of about 93% or more.

도 4에서는 제조된 제올라이트 NaP1의 XRD 분석으로 결정화 상태를 확인하였다. In FIG. 4, crystallization state was confirmed by XRD analysis of the prepared zeolite NaP1.

그 결과, 상용 제올라이트와 거의 일치하는 결정피크를 관찰 할 수 있었으며, 결정화 또한 높음을 알 수 있다.As a result, a crystal peak almost coinciding with that of commercial zeolite was observed, and crystallization was also found to be high.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. I will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.

Claims (11)

폐건축자재를 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법에 있어서,
상기 폐건축자재를 연속식 쇄석기를 이용하여 30mesh 이하의 분말상으로 분쇄하는 제1공정;
상기 제1공정의 폐건축자재 분쇄물을 분말상의 알칼리물질과 교반기에 투입하고 투입된 혼합분말을 균일하게 교반하는 제2공정;
상기 제2공정을 통해 균일하게 교반된 혼합분말을 가열조로 투입하여 가열시키고, 열에 의해 용융된 알칼리물질이 폐건축자재 분쇄물과 융합되는 제3공정;
상기 제3공정에서 융합단계를 수행한 융합물과, 물, 알루미늄소스 및 제올라이트시드를 혼합하는 제4공정;
상기 제4공정의 혼합물을 저온가열하면서 교반하여 숙성시키는 제5공정;
상기 제5공정에서 숙성된 혼합물의 가열온도를 승온시켜 제올라이트 결정의 합성 및 성장이 이루어지도록 하는 결정화하는 제6공정;
상기 제6공정에서 합성된 제올라이트를 여과, 수세 및 건조시켜 제품화하는 제7공정;으로 이루어지며
상기 폐건축자재는 점토벽돌이며,
상기 점토벽돌은 금속산화물을 포함하고,
상기 금속산화물은 SiO2, Al2O3, CaO, K2O, MgO, Fe2O3, 및 TiO2 를 포함하며,
상기 금속산화물은 100wt% 금속산화물 조성비 조건에서 SiO2 64±0.25 wt%, Al2O3 19±0.25 wt%, CaO 1±0.25 wt%, K2O 5±0.25 wt%, MgO 1±0.1 wt%, Fe2O3 7±0.25 wt%, TiO2 1±0.25 wt%이며 기타 금속산화물의 wt%는 상기 금속산화물의 wt%합과 100wt% 차에 해당하며,
상기 알루미늄 소스는 NaAlO2이며,
상기 알루미늄 소스가 투입되어 SiO2/Al2O3의 몰비를 2.0 내지 4.0으로 조절한 것을 특징으로 하는 폐건축자재를 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법.
A method for mass production of high purity synthetic zeolite using waste building materials,
A first step of crushing the waste building material into a powder having a size of 30mesh or less using a continuous crusher;
A second step of charging pulverized waste construction material in the first step into a powdery alkaline substance and a stirrer and uniformly stirring the charged mixed powder;
A third step in which the mixed powder uniformly stirred through the second step is introduced into a heating tank to be heated and the molten alkali material is fused with pulverized building material pulverized by heat;
A fourth step of mixing water, an aluminum source and a zeolite seed with the fusion product in the third step;
A fifth step of aging the mixture of the fourth step while heating at low temperature;
A sixth step of crystallizing the zeolite crystals so that the zeolite crystals are synthesized and grown by raising the heating temperature of the aged mixture in the fifth step;
And a seventh step of filtrating, washing and drying the zeolite synthesized in the sixth step to produce a product
The waste building material is clay brick,
Wherein the clay brick comprises a metal oxide,
The metal oxide includes SiO 2, Al 2 O 3, CaO, K 2 O, MgO, Fe 2 O 3, and TiO 2,
Wherein the metal oxide is selected from the group consisting of SiO 2 64 ± 0.25 wt%, Al 2 O 3 19 ± 0.25 wt%, CaO 1 ± 0.25 wt%, K 2 O 5 ± 0.25 wt%, MgO 1 ± 0.1 wt% %, Fe 2 O 3 7 ± 0.25 wt%, TiO 2 1 ± 0.25 wt%, and the wt% of the other metal oxides corresponds to the wt% sum of the metal oxides and 100 wt%
The aluminum source is NaAlO 2 ,
Wherein the molten ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 is adjusted to 2.0 to 4.0 by the introduction of the aluminum source, and the mass production of high purity synthetic zeolite using the waste building material.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제3공정은, 알칼리물질로 수산화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2CO3)에서 일종 선택하여 사용하고,
분쇄된 분말상의 점토벽돌 분쇄물 100중량부에 대해 선택된 분말상의 알칼리물질을 50~200중량부로 혼합하고,
500~900℃에서 0.5~3시간 열처리하여 점토벽돌 분쇄물과 알칼리물질이 융합되도록 한 것을 특징으로 하는 폐건축자재를 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법.
The method according to claim 1,
In the third step, an alkaline substance is selected from sodium hydroxide (NaOH) and sodium carbonate (Na 2 CO 3 )
The powdery alkali substance is mixed in an amount of 50 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the pulverized powdery clay brick pulverized product,
Treated at 500 to 900 ° C. for 0.5 to 3 hours to fuse the clay brick and the alkali material. The method for mass production of high-purity synthetic zeolite using the waste building material according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 제4공정은, 제3공정에서 생산된 융합물 100중량부에 대해 물 200~1000중량부, 알루미늄 소스 5~25 중량부 및 제올라이트 시드 0.5~5중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 폐건축자재를 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the fourth step is performed by mixing 200 to 1000 parts by weight of water, 5 to 25 parts by weight of an aluminum source and 0.5 to 5 parts by weight of a zeolite seed with respect to 100 parts by weight of the fusion product produced in the third step. A method for mass production of high purity synthetic zeolite using.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제5공정은 20~60℃의 온도에서 3~12시간 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 폐건축자재를 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the fifth step is carried out at a temperature of 20 to 60 ° C for 3 to 12 hours, thereby producing a high-purity synthetic zeolite.
제1항에 있어서,
상기 제6공정은, 80~100℃ 및 상압 조건의 회분식 반응기에서 2~72 시간 결정화가 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 폐건축자재를 이용한 고순도 합성 제올라이트 대량생산 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the crystallization is performed for 2 to 72 hours in a batch reactor at 80 to 100 DEG C and atmospheric pressure. The method for mass production of high purity synthetic zeolite using the waste building material according to claim 1,
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