KR101702418B1 - 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료 - Google Patents

알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료

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Abstract

본 발명은 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 제련 공정에서 발생하는 알루미늄 폐집진 더스트를 매립 처리하지 않고 자원화하기 위하여 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염소 성분을 저감시키고, 이를 슬러리와 혼합하여 시멘트 대체원료로 제조하는 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료에 관한 것이다.
본 발명에 따른 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법은 기준 입도에 따라 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하는 선별단계(S100)와 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물을 혼합하여 수화반응에 의해 염소를 기화시키는 안정화단계(S200)와 안정화된 알루미늄 폐집진 더스트를 시멘트 대체원료 기준에 부합되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 투입 및 혼합하는 슬러지 투입단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료{Cement alternative with Waste Aluminium Powder and manufacturing method thereof}
본 발명은 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 제련 공정에서 발생하는 알루미늄 폐집진 더스트를 매립 처리하지 않고 자원화하기 위하여 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염소 성분을 저감시키고, 이를 슬러리와 혼합하여 시멘트 대체원료로 제조하는 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료에 관한 것이다.
일반적으로 알루미늄은 폐알루미늄 캔, 폐알루미늄 휠 등의 알루미늄을 주성분으로 하는 합금을 분쇄한 후 고온(660~800℃)의 용융과정을 통해 주조하는 제련공정을 통해 제조된다.
이처럼 폐알루미늄이 제련공정을 거쳐 고순도의 알루미늄이 생산되기까지 많은 공정을 거치게 되는데, 이 과정에서 다량의 알루미늄 폐집진 더스트가 필연적으로 발생된다.
일반적으로 발생되는 알루미늄 폐집진 더스트 중 Al2O3를 65~90% 함유하는 것은 재정련을 통해 알루미늄 성분을 회수하며, Al2O3를 65% 이하 함유하는 것은 폐기물 처리업체에서 유기성 오니를 혼합하여 매립처리를 하고 있으며, 매년 매립 처리되는 알루미늄 폐집진 더스트는 수십만톤에 달하는 것으로 알려져 있다.
매립되는 폐알루미늄 분진을 자원화하기 위하여, 한국공개특허 제 10-2013-0115196호(폐알루미늄 분진과 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법)는 알루미늄 금속의 용융 후 가공 시에, 또는 알루미늄 금속의 제련 후에 및 알루미늄 금속의 가공 후에 대량으로 발생되어 분진 폭발의 위험성이 있는 폐알루미나 분진과, 대량으로 발생되나 재활용 가치가 거의 없는 국내의 유동층상 보일러에서 발생하는 비산재를 활용하여 전량 수입에 의존하고 있는 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법을 제시하고 있다.
S사 Y사
표면 수분(%) 1.3 1.8
염소(ppm) 28300 22650

주성분(%)
 SiO2 3.72 5.05
Al2O3 62.61 65.97
Fe2O3 1.0 1.53


잔류 중금속
(ppm)

 Cr 587 480
Pb 108 80
Cu 3888 3930
Cd 5 11.5
As 0 0
Hg 0.11 0.2
상기 표 1에서 보여주는 바와 같이, 알루미늄 폐집진 더스트는 시멘트 구성 성분을 유사한 성분들을 포함하고 있어, 시멘트 원료로서 사용 가능성이 있음을 보여준다.
하지만, 알루미늄 폐집진 더스트는 콘크리트 내 철근에 부식을 발생시키는 염소(Cl)성분을 포함하고 있는데, 염소 성분은 알루미늄 폐집진 더스트에서 KCl, NaCl, Al2Cl3, PbCl2, ZnCl2 등으로 존재한다.
이는 알루미늄 주조과정에서 용융점을 낮추기 위해 공업용소금(NaCl)과 초산(CH3COOH) 등의 촉매 및 융제를 첨가하는 것에 기인한다.
시멘트에 염화물이 높은 함량으로 첨가될 경우 시공성의 불량을 발생시키고, 안전 사고로 이어질 수 있기 때문에 시멘트사 자체관리 기준에 의거하여 관리되고 있다.
상기 특허문헌은 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염소 및 불순물을 제거하는 공정을 거치지 않기 때문에 최종적으로 생산되는 시멘트 조성물은 염화물을 다량 포함하여 부식에 취약할 수 밖에 없는 한계가 있었다.
한편, 시멘트는 다양한 성분들을 포함하며, 알루미나 대체원료와 철질 대체원료는 각각 약 5~6%, 3~4% 을 포함하고 있다.
시멘트사의 알루미나 대체원료와 철질 대체원료는 자체 품질 규정에 의해 표면수분, 성분 함량, 염소, 잔류 중금속 등 관리기준에 따라 엄격한 검사를 거쳐 공급되고 있다.
하기의 표 2는 시멘트사 대체원료 자체 관리 기준 함량을 보여준다.
철질 대체원료 알루미나 대체원료
표면 수분(%) 35 이하 18 이하
염소(ppm) 10000 이하 250 이하

주성분(%)
 SiO2 55 이하 55 이하
Al2O3 23 이상 23 이상
Fe2O3 35±5 -


잔류 중금속
(ppm)

 Cr 400 이하 400 이하
Pb 3600 이하 135 이하
Cu 2700 이하 720 이하
Cd 90 이하 45 이하
As 450 이하 45 이하
Hg 1.8 이하 1.8 이하
알루미늄 폐집진 더스트는 시멘트와 유사한 구성 성분을 포함하지만, 그 자체적으로 시멘트 원료로 대체하여 사용하기에는 염소성분, Cr, Cu 등의 함량이 높기 때문에 염소성분의 제거 및 철질 성분을 혼합하여 사용 가능하다.
국내 시멘트 제조사는 알루미나 대체원료로서 석탄재(Fly-ash)를 수입하여 사용하여 왔으나, 후쿠시마 원전사고 이후 방사능 오염을 우려한 수입 제한 조치로 알루미나 원료 확보가 점차 어려워지고 있다.
또한, 자원순환사회촉진법 입법예고로 폐자원의 매립비용의 점진적인 증가가 예상되며, 폐자원을 재활용 가능한 자원으로 개발하는 것이 점점 중요해지고 있다.
한국공개특허 제10-2013-0115196호(폐알루미늄 분진과 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 알루미늄 제련 공정에서 발생하는 알루미늄 폐집진 더스트를 매립 처리하지 않고 자원화하기 위하여 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염소 성분을 저감시키고, 이를 슬러리와 혼합하여 시멘트 대체원료로 제조하는 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법은 기준 입도에 따라 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하는 선별단계(S100)와; 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물을 혼합하여 수화반응에 의해 염소를 기화시키는 안정화단계(S200)와; 안정화된 알루미늄 폐집진 더스트를 시멘트 대체원료 기준에 부합되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 투입 및 혼합하는 슬러지 투입단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선별단계(S100)는 100 내지 900㎛의 평균입도를 갖는 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하는 것을 특징으로 한다.
상기 안정화단계(S200)는 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물을 1:1~2의 중량비의 교반기에 투입하여 50 내지 150rpm의 교반속도로 1분 내지 30분 혼합하는 공정을 1 내지 5회 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 안정화단계(S200)와 슬러지 투입단계(S300) 사이에 수화반응 후 남아있는 잔류 가스를 배출하는 잔류 가스 배출단계(S250)을 더 포함하며, 상기 잔류가스 배출단계(S250)는 3시간 내지 8시간 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 슬러지 투입단계(S300)는 제조될 시멘트 대체원료 100중량%에 대하여, 염소 10,000ppm 이하, Al2O3 15 내지 35중량%, Fe2O3 25 내지 65중량%, SiO2 5 내지 55중량% 가 포함되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 슬러지 투입단계(S300)는 제조될 시멘트 대체원료 100중량%에 대하여, Cr 400ppm이하, Pb 3600ppm이하, Cu 2700ppm이하로 포함되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 알루미늄 폐집진 더스트로부터 제조된 시멘트 대체원료는 100 내지 900㎛의 평균입도를 갖는 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하고, 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물을 1:1~2의 중량비의 교반기에 투입하여 50 내지 150rpm의 교반속도로 1분 내지 30분 혼합하는 공정을 1 내지 5회 반복 수행하여 염소를 기화시킨 후, 시멘트 대체원료 기준에 부합하도록 철질 성분을 포함하는 슬러지와 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하며, 상기 시멘트 대체원료는 전체 100중량%에 대하여, 염소 10,000ppm 이하, Al2O3 15 내지 35중량%, Fe2O3 25 내지 65중량%, SiO2 5 내지 55중량%, Cr 400ppm이하, Pb 3600ppm이하, Cu 2700ppm이하를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료에 의하면, 알루미늄 제련 공정에서 발생하는 알루미늄 폐집진 더스트를 매립 처리하지 않고 시멘트 대체원료로 활용함으로써 자원을 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료에 의하면, 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염소 성분을 수화반응을 통해 저감시킴으로써 시멘트로 대체사용시 철근의 부식을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법을 보여주는 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 선별된 알루미늄 폐집진 더스트를 보여주는 사진.
도 3은 본 발명의 공정 횟수에 따른 잔여 염소량(ppm) 변화를 보여주는 그래프.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 용어 '안정화(stabilization)'는 알루미늄 폐집진 더스트를 물과 '수화 반응' 시킴으로써 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염소, 기타 불순물을 기화 및 제거하는 공정을 일컫는다.
또한, 본 발명의 용어 '수화 반응(Hydration)'은 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 알루미늄뿐만 아니라 알루미늄을 포함하는 화합물, 그 밖의 성분들이 물과 반응하여 열과 함께 수소, 암모니아, 실란, 염화수소 등의 기체를 발생시키는 반응을 말한다.
본 발명은 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 제련 공정에서 발생하는 알루미늄 폐집진 더스트를 매립 처리하지 않고 자원화하기 위하여 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염소 성분을 저감시키고, 이를 슬러리와 혼합하여 시멘트 대체원료로 제조하는 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법를 보여주는 순서도이다.
본 발명에 따른 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법은 기준 입도에 따라 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하는 선별단계(S100)와 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물을 혼합하여 수화반응에 의해 염소를 기화시키는 안정화단계(S200)와 안정화된 알루미늄 폐집진 더스트를 시멘트 대체원료 기준에 부합되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 투입 및 혼합하는 슬러지 투입단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선별단계(S100)에서는 입고된 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 불순물을 걸러내고, 기준 입도에 따라 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하게 된다.
상기 선별단계(S100)에서 선별하는 방법은 한정하지 않지만, 구체적인 예로는 진동 체가름 장치를 사용할 수 있다.
상기 선별단계(S100)에서는 100 내지 900㎛의 평균 입도를 갖는 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하는데, 상기 평균 입도 미만이면 시멘트 대체원료로서 사용하기에 필요 이상의 미분으로 존재하여 운반 및 이송이 어렵거나 소실 가능성이 높아지고, 상기 평균 입도를 초과할 경우, 후속단계인 안정화단계(S200)에서 물과 반응시 발열 반응 및 수화 반응이 격렬하게 발생되어 공정의 위험성이 높아지기 때문에 상기 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 평균 입도를 초과하는 것은 알루미늄 폐집진 더스트를 보관 및 저장하는 과정에서 발생된 응집에 의해 입도가 커진 더스트 또는 알루미늄 드로스를 이동시키는 과정에서 발생되는 집진 더스트로서, 전자의 경우 파쇄 공정의 통해 입도를 작게 하여 재투입되어 사용될 수 있지만, 후자의 경우 염소 및 알루미늄 성분을 비교적 높은 함량으로 포함하고 있기 때문에 반응성이 필요 이상으로 커져 공정의 안정성이 저하되기 때문에 반출하는 것이 바람직할 것이다.
상기 선별단계(S100)에서는 상기 평균 입도를 초과하는 것에 대하여 파쇄공정을 거쳐 파쇄된 알루미늄 폐집진 더스트를 재투입 및 재선별하여 사용할 수 있다.
파쇄 방법은 설정 입도 크기로 파쇄 및 분쇄할 수 있는 것이라면 한정하지 않지만, 구체적인 예로는 퍼그밀, 볼밀 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 선별단계(S100)에서는 입도 이외에 비중을 추가 선별 기준으로 설정하는 것도 가능하다.
알루미나 폐집진 더스트는 비중은 1.1 내지 1.5 것을 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 비중 편차가 작은 알루미나 폐집진 더스트를 사용함으로써 후속단계인 안정화단계(S200)에서 공정 시간 제어, 균일한 반응이 이뤄질 수 있도록 할 수 있다.
상기 안정화단계(S200)에서는 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물을 혼합하여 수화반응을 발생시키고, 상기 수화반응에 의해 발생된 염소 및 불순물을 기화 및 제거하게 된다.
알루미늄 폐집진 더스트는 알루미늄 외에 다양한 화합물을 포함하며, 일부 화합물은 물과 혼합되어 하기의 화학식 1과 같은 반응을 한다.
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상기 안정화단계(S200)는 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물을 1:1~2의 중량비의 교반기에 투입하여 50 내지 150rpm의 교반 속도로 1분 내지 30분 혼합하는 공정을 1 내지 5회 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물은 안정화 시간의 단축 및 공정 안정성을 고려하여 1:1~2의 중량비로 혼합하며, 50 내지 150rpm의 교반 속도로 교반하는데, 상기 교반 속도 미만이면 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물의 혼합성 및 반응성이 떨어져 안정화 시간이 길어지고, 상기 교반 속도를 초과하면 반응성이 지나치게 커져 공정 안전성이 떨어지기 때문에 상기 교반 속도 범위 내에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 교반 시간은 1분 내지 30분이 바람직하데, 상기 교반 시간 미만이면 불완전 및 불균일한 수화반응으로 인하여 염소 및 불순물의 제거를 기대하기 힘들고, 상기 교반 시간을 초과하면 필요 이상으로 공정 시간이 길어져 비효율적이다.
상기 공정은 1회 내지 5회 반복 수세하게 되는데, 공정 횟수는 안정화단계에 투입되는 알루미늄 폐집진 더스트의 염소 함량(ppm)에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 기준 염소 함량이 10,000ppm 이하이고, 상기 안정화단계(S200)에 투입되는 알루미늄 폐집진 더스트의 염소 함량이 100,000ppm 이며, 1회 실시할 때마다 기화 및 감량되는 염소 %가 75% 로 예측된다면 적어도 2회 이상은 실시하여야 기준 염소 함량에 만족될 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 공정 횟수는 5회를 초과하지 않는데, 1회 수세가 진행될 때 평균적으로 전체 염소 함량의 40 내지 75 % 가 감소하고, 수세 횟수가 증가될수록 그 감소폭이 줄어드는 양상을 보이며, 5회를 초과하지 않아도 대부분의 경우 기준 염소 함량을 만족하였기 때문이다.
필요 이상의 수세 횟수는 투입수의 낭비 및 공정 시간의 증가를 발생시키기에 상기 공정 횟수를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
이때, 사용되는 물(투입수)의 온도는 수화반응시 발생되는 열을 고려하여 25 내지 35 ℃가 바람직한데, 상기 온도 미만이면 초기 반응성이 떨어지고, 상기 온도를 초과하면 급격하게 온도가 증가함과 동시에 격렬한 반응으로 사고의 위험이 발생하기 때문이다.
반응 시 발생되는 가스 중 수소(H2)는 포집 배출하고, 암모니아 및 기타 가스는 습식 스크러버에 산 용액을 흡수액으로 사용하여 중화시켜 배출함으로써 오염물의 배출을 최소화할 수 있다.
사용될 수 있는 산 용액은 황산, 염산, 차아염소산 등이 사용될 수 있으며, 발생된 가스가 산용액과 반응하여 침전됨으로써 스크러버의 효율을 높이고, 폐액의 발생을 줄일 수 있게 된다.
본 발명에 따른 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법은 상기 안정화단계(S200)와 슬러지 투입단계(S300) 사이에 잔류 가스 배출단계(S250)을 더 포함할 수 있다.
상기 잔류 가스 배출단계(S250)는 안정화단계에서 반응에 의해 발생된 열 및 잔류 가스를 실온에서 서서히 배출시켜 시멘트 원료에 불순물이 포함되는 것을 예방할 수 있다.
상기 잔류 가스 배출단계(S250)는 3시간 내지 8시간 수행되는데, 3시간 미만이면 잔류 가스를 충분히 배출시키지 못하고, 8시간을 초과하면 필요 이상으로 공정 시간이 길어지기 때문에 상기 공정 시간 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.
상기 슬러지 투입단계(S300)는 안정화된 알루미늄 폐집진 더스트와 철질 성분을 포함하는 슬러지를 시멘트 대체원료 기준에 부합되도록 혼합한다.
상기 슬러지 투입단계(S300)는 제조될 시멘트 대체원료 100중량%에 대하여, 염소 10,000ppm 이하, Al2O3 15 내지 35중량%, Fe2O3 25 내지 65중량%, SiO2 15 내지 55중량% 가 포함되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 혼합한다.
또한, 상기 슬러지 투입단계(S300)는 제조될 시멘트 대체원료 100중량%에 대하여, Cr 400ppm이하, Pb 3600ppm이하, Cu 2700ppm이하로 포함되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 혼합한다.
본 발명에 따른 알루미늄 폐집진 더스트로부터 제조된 시멘트 대체원료는 상기 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하며, 제조된 시멘트 대체원료는 전체 100중량%에 대하여, 염소 10,000ppm 이하, Al2O3 15 내지 35중량%, Fe2O3 25 내지 65중량%, SiO2 15 내지 55중량%, Cr 400ppm이하, Pb 3600ppm이하, Cu 2700ppm이하를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
입고된 알루미늄 폐집진 더스트(이하, 원료)를 진동 스크린 선별 장치에 투입하여 평균 입도 500 내지 900 ㎛ 의 원료를 선별하였으며, 도 2는 선별된 원료를 보여준다.
입도 선별된 원료의 평균 비중은 1.2 였으며, 228452ppm의 염소를 포함하고 있는 것으로 측정되었다.
선별된 원료를 25℃의 물과 1: 1로 교반기에 투입한 후 90rpm에서 15분간 교반하는 안정화 공정을 1회 수행하였다.
발생되는 수소는 포집기에 포집하고, 나머지 기타 기체는 스크라바에서 황산 흡수액을 사용하여 중화시켰다.
도 3은 공정 횟수에 따른 잔여 염소량(ppm) 변화를 보여주는 그래프로서, 1회 세정 실시 후 약 75% 의 염화물 감소가 있었으며, 3회 실시하였을 때 적정 염소 기준량(10,000ppm)을 만족한 것을 확인할 수 있었다.
안정화된 원료를 P사 슬러지와 혼합비를 달리해가며, 시멘트 대체원료 기준 조건에 부합되는지를 확인하였다. 이때, 안정화된 원료는 1회 수세 실시한 것(Cl 57,100ppm포함)을 사용하였다.
표 3은 안정화된 원료와 P사 슬러지의 성분을 보여준다.
알루미나 폐집진 더스트 P사 슬러지






화학성분


 표면수분(%) 30.60 30.80
LOI 4.93 8.31
SiO2(%) 3.87 6.73
Al2O3(%) 64.93 4.66
Fe2O3(%) 1.01 73.06
CaO(%) 1.09 4.04
MgO(%) 6.11 1.15
K2O(%) 2.86 0.20
Na2O(%) 4.05 0.00
SO3(%) 0.89 0.97
Al2O3/SiO2 16.78 0.69


미량성분
(ppm)		 Cl 57100 923
Cr 419 27
Pb 233 136
Cu 2360 0
Cd 0 0
As 0 0
표 4는 안정화된 원료와 P사 슬러지의 혼합비를 달리하였을 때 성분을 보여준다.
A는 안정화된 원료와 P사 슬러지를 1: 1으로 혼합하였을 때, B는 1: 2로 혼합하였을 때, C는 1: 3으로 혼합하였을 때이다.
A B C






화학성분(%)


 표면수분(%) 30.80 30.60 30.10
LOI 8.70 9.71 9.90
SiO2(%) 4.86 5.33 6.22
Al2O3(%) 39.58 31.14 27.43
Fe2O3(%) 35.86 40.89 42.23
CaO(%) 2.39 2.79 2.88
MgO(%) 4.28 3.57 2.64
K2O(%) 1.51 1.03 0.76
Na2O(%) 2.37 1.62 0.98
SO3(%) 0.88 0.87 0.77
Al2O3/SiO2 8.14 5.84 4.41


미량성분
(ppm)		 Cl 26800 17100 9800
Cr 231 177 123
Pb 161 161 127
Cu 1170 834 2360
Cd 0 0 0
As 0 0 0
안정화된 원료와 P사 슬러지를 1: 1(A), 1: 2(B)로 혼합하였을 때, 기준 염소 함량(10000ppm) 이상을 포함하고 있는 것으로 확인되었다. 하지만, 안정화된 원료와 P사 슬러지를 1: 3(C)로 혼합하였을 때 시멘트 대체원료 기준을 모두 만족한 것을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염소를 저감시키고, 시멘트 대체원료로 제조하기 위한 제조방법에 있어서,
    기준 입도에 따라 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하는 선별단계(S100)와;
    선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 물을 혼합하여 수화반응에 의해 염소를 기화시키는 안정화단계(S200)와;
    수화반응 후 남아있는 잔류 가스를 배출하는 잔류 가스 배출단계(S250)와;
    안정화된 알루미늄 폐집진 더스트를 시멘트 대체원료 기준에 부합되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 투입 및 혼합하는 슬러지 투입단계(S300)를 포함하며,
    상기 선별단계(S100)는
    100 내지 900㎛의 평균입도와 1.1 내지 1.5의 비중을 갖는 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하며,
    상기 슬러지 투입단계(S300)는
    제조될 시멘트 대체원료 100중량%에 대하여, 염소 10,000ppm 이하, Al2O3 15 내지 35중량%, Fe2O3 25 내지 65중량%, SiO2 5 내지 55중량% 가 포함되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 혼합하는 것을 특징으로 하는
    알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 안정화단계(S200)는
    선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 25 내지 35 ℃의 물을 1:1~2의 중량비의 교반기에 투입하여 50 내지 150rpm의 교반속도로 1분 내지 30분 혼합하는 공정을 1 내지 5회 반복 수행하는 것을 특징으로 하는
    알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 잔류가스 배출단계(S250)는
    3시간 내지 8시간 수행되는 것을 특징으로 하는
    알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬러지 투입단계(S300)는
    제조될 시멘트 대체원료 100중량%에 대하여, Cr 400ppm이하, Pb 3600ppm이하, Cu 2700ppm이하로 포함되도록 철질 성분을 포함하는 슬러지를 혼합하는 것을 특징으로 하는
    알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법.
  7. 알루미늄 폐집진 더스트를 포함하는 시멘트 대체원료에 있어서,
    100 내지 900㎛의 평균입도와 1.1 내지 1.5의 비중을 갖는 알루미늄 폐집진 더스트를 선별하고, 선별된 알루미늄 폐집진 더스트와 25 내지 35℃의 물을 1:1~2의 중량비의 교반기에 투입하여 50 내지 150rpm의 교반속도로 1분 내지 30분 혼합하는 공정을 1 내지 5회 반복 수행하여 염소를 기화시킨 후, 남아 있는 잔류가스를 배출하고, 시멘트 대체원료 기준에 부합하도록 철질 성분을 포함하는 슬러지와 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하며,
    상기 시멘트 대체원료는 전체 100중량%에 대하여, 염소 10,000ppm 이하, Al2O3 15 내지 35중량%, Fe2O3 25 내지 65중량%, SiO2 5 내지 55중량%, Cr 400ppm이하, Pb 3600ppm이하, Cu 2700ppm이하를 포함하는 것을 특징으로 하는
    알루미늄 폐집진 더스트를 포함하는 시멘트 대체원료.
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