KR101737077B1 - 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법 - Google Patents

폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101737077B1
KR101737077B1 KR1020160158035A KR20160158035A KR101737077B1 KR 101737077 B1 KR101737077 B1 KR 101737077B1 KR 1020160158035 A KR1020160158035 A KR 1020160158035A KR 20160158035 A KR20160158035 A KR 20160158035A KR 101737077 B1 KR101737077 B1 KR 101737077B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
waste glass
glass
concrete
foaming agent
cam
Prior art date
Application number
KR1020160158035A
Other languages
English (en)
Inventor
노혜지
Original Assignee
노혜지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노혜지 filed Critical 노혜지
Priority to KR1020160158035A priority Critical patent/KR101737077B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101737077B1 publication Critical patent/KR101737077B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/0481—Other specific industrial waste materials not provided for elsewhere in C04B18/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/22—Glass ; Devitrified glass
    • C04B14/24—Glass ; Devitrified glass porous, e.g. foamed glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/026—Comminuting, e.g. by grinding or breaking; Defibrillating fibres other than asbestos
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/20—Waste processing or separation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
    • Y02W30/521—
    • Y02W30/523—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/60—Glass recycling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

본 발명은, 폐유리를 분쇄하는 단계; 분쇄된 폐유리와 발포제를 혼합하는 단계; 상기 발포제가 혼합된 폐유리를 가열하여 발포 및 소성하는 단계; 발포된 폐유리를 분쇄하여 시멘트와 수화반응시키는 단계를 포함하는 콘크리트의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법{THE MANUFACTURING METHOD OF CONSTRUCTION MATERIAL USING WASTE FROM GLASS}
본 발명은 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법에 관한 것이다.
산업화의 진행과 함께, 각종 산업폐기물도 증가하는 실정이다. 유리는 전자제품의 기판, 브라운관, LCD(Liquid Crystal Display)서부터 식품의 패키지까지 다양한 제품 또는 부품에 활용되는 재료로서 이용가치가 높다.
그러나 특정 제품에 사용되는 유리는 재활용되지 못하고 폐기되는 실정이다. 예를 들면, 브라운관, LCD 등에 사용되는 유리는 코팅 물질들이 도포된 상태로 버려지기 때문에 재활용되지 못하고 매립방식으로 처분되고 있는 실정이다.
이러한 매립방식은 매립장확보, 처분단가, 환경오염 등 여러 가지 문제점이 있다.
한편, 건축물의 고층화와 더불어 콘크리트의 품질과 관련, 여러 가지 요구가 이루어 지고 있다. 특히, 경량 콘크리트는 구조물의 자중을 줄일 목적으로 만드는 콘크리트로 구조적인 장점을 가지는 동시에 방음, 단열, 내열성 등의 설비적인 장점이 있다.
경량 콘크리트로는 일반 골재 대신 팽창 고로 슬래그, 퍼라이트, 팽창질석, 플라이애쉬, 석탄재 등의 경량 골재를 쓴 경량골재 콘크리트와 발포제에 의해 콘크리트 속에 무수한 기포를 골고루 독립적으로 분산시켜 중량을 가볍게 한 경량기포 콘크리트와 콘크리트의 배합시 잔골재를 넣지 않고 10-20mm의 굵은 골재와 시멘트, 물만으로 만들어진 무세골제 콘크리트 등이 있다.
그러나 아직까지 폐유리를 활용하여 경량 콘크리트를 제조하는 방법은 존재하지 않고 있는 실정이다.
본 발명에서는, 매립되는 폐유리를 처리할 수 있어 환경문제를 해결할 수 있는 동시에 기존의 경량 콘크리트를 대체할 수 있는 신개념의 콘크리트를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법은, 폐유리를 분쇄하는 단계; 분쇄된 폐유리와 발포제를 혼합하는 단계; 상기 발포제가 혼합된 폐유리를 가열하여 발포 및 소성하는 단계; 발포된 폐유리를 분쇄하여 시멘트와 수화반응시키는 단계를 포함할 수 있다.
분쇄된 폐유리와 상기 발포제의 혼합비율은 기설정된 조건에 의해 제어될 수 있다.
상기 발포제의 입도는 기설정된 조건에 의해 제어될 수 있다.
발포된 폐유리와 시멘트의 혼합비율은 기설정된 조건에 의해 제어될 수 있다.
발포된 폐유리의 입도는 기설정된 조건에 의해 제어될 수 있다.
상기 발포제는, 탄산칼슘, 카본블랙, 탄산나트륨 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물일 수 있다.
폐유리는 제1분쇄기와 제2분쇄기에 의해서 분쇄되고, 상기 제1분쇄기는, 내부에 폐유리가 공급되는 중공의 본체; 상기 본체의 내부에 배치되고, 승강하며 회전하여 폐유리를 분쇄하는 분쇄부를 포함하고, 상기 제2분쇄기는, 상기 제1분쇄기로부터 분쇄된 폐유리가 공급되는 드럼식 정밀분쇄기일 수 있다.
상기 분쇄부는, 상기 분쇄부의 회전축으로서 상기 본체를 관통하여 상기 본체의 일측과 나사결합하는 메인샤프트; 상기 메인샤프트에서 방사상으로 배치된 임펠라; 상기 임펠라의 일면에 배치되는 돌기날을 더 포함할 수 있다.
폐유리를 분쇄 후 발포제를 혼합하기 전, 폐유리에서 오염물질을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
오염물질은 분리기에 의해서 분리되고, 상기 제2분쇄기는, 상기 분리기로 분쇄된 폐유리를 공급하는 배출라인을 포함하고, 상기 배출라인에는, 상기 분리기로 공급되는 분쇄된 폐유리가 투과하는 체거름판이 배치되고, 상기 분리기는, 상기 제2분쇄기로부터 폐유리가 공급되는 바스켓; 제1지지부재와 연결되어 상기 바스켓을 지지하고 제1캠이 배치된 종동샤프트; 상기 종동샤프트와 이격되어 위치하고, 상기 제1캠과 대향하는 제2캠이 배치되며, 자전하는 구동샤프트를 포함하고, 상기 바스켓은, 상기 구동샤프트의 자전에 의한 상기 제1캠과 상기 제2캠의 상호작용에 의해 진자운동을 할 수 있다.
상기 분리기는, 상기 종동샤프트를 지지하는 제2지지부재; 상기 제2지지부재와 연결된 리니어액츄에이터; 상기 제2지지부재와 상기 종동샤프트의 사이에 배치되는 베어링을 더 포함하고, 상기 바스켓은, 진자운동을 하는 동시에 상기 리니어액츄에이터의 작용에 의해, 왕복하는 승강운동을 할 수 있다.
본 발명에서는, 매립된 폐유리를 활용하여 친환경적이고 경량인 콘크리트를 제공하고자 한다. 나아가 발포제와 발포유리의 혼합량이나 입경을 조절하여 공극률과 기공의 크기를 제어할 수 있는 콘크리트를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 발포유리의 제조 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1분쇄기를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1분쇄기를 나타낸 개념단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2분쇄기를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 분리기를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 혼합기를 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 소성로를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명에서 발포제의 혼합비율과 입도에 따른 공극률과 공극의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 발포유리를 나타낸 사진이다.
도 10은 비교례의 콘크리트와 본 발명의 콘크리트를 나타낸 사진이다.
도 11은 본 발명의 플로우 챠트이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법을 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 발포유리의 제조 방법을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 제1분쇄기를 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명의 제1분쇄기를 나타낸 개념단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2분쇄기를 나타낸 개념도이고, 도 5는 본 발명의 분리기를 나타낸 개념도이고, 도 6은 본 발명의 혼합기를 나타낸 개념도이고, 도 7은 본 발명의 소성로를 나타낸 개념도이고, 도 8은 본 발명에서 발포제의 혼합비율과 입도에 따른 공극률과 공극의 크기를 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 발포유리를 나타낸 사진이고, 도 10은 비교례의 콘크리트와 본 발명의 콘크리트를 나타낸 사진이고, 도 11은 본 발명의 플로우 챠트이다.
먼저, 본 발명의 폐유리를 활용한 발포유리의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명에서 발포유리는 시멘트와 수화반응하는 경량 콘크리트의 제작 재료로서, 일반적인 경량 콘크리트에서 팽창 고로 슬래그, 퍼라이트, 팽창질석, 플라이애쉬, 석탄재, 무세골제 등에 대응될 수 있다.
본 발명의 폐유리를 활용한 발포유리의 제조 방법은, 폐유리를 분쇄하는 단계(S1, 이하 제1단계)와 분쇄된 폐유리에서 오염물질을 분리하는 단계(S2, 이하 제2단계)와 분쇄된 폐유리와 발포제를 혼합하는 단계(S3, 이하 제3단계)와 발포제가 혼합된 폐유리를 가열하여 발포 및 소성하는 단계(S4, 이하 제4단계)를 포함할 수 있다. 본 발명에 이용되는 폐유리의 종류는 불문한다. 특히, 브라운관, LCD 등에 사용되어 재활용되지 못하고 매립방식으로 처분되고 있는 유리도 사용될 수 있음을 유의하여야 한다. 참고로 후술하는 제4단계에서는 가압 가열하여 폐유리를 완전히 소성하므로, 재활용되지 못하는 유리의 표면 또는 내면 깊숙이 존재하는 오염물질도 완전히 제거될 수 있다.
제1단계(S1)는 폐유리를 분쇄하는 단계이다. 제1단계(S1)에서 폐유리는 100-200㎛의 크기로 미세분쇄될 수 있다. 제1단계(S1)에서의 폐유리의 분쇄에는 제1분쇄기(100)와 제2분쇄기(200)가 사용될 수 있다.
제1분쇄기(100)는 전처리 분쇄기로 폐유리를 기설정된 크기(대략, 1-5㎤)로 파쇄하는 것을 목적으로 할 수 있다. 일반적인 기계식 전처리는, 폐유리가 공급되어 수용되는 본체와 본체의 내부에 위치하여 자전하는 회전날로 구성된다. 그러나 이러한 종래의 전처리 분쇄기는 분쇄능이 떨어져 역할을 제대로 수행하지 못 하였다.
본 발명의 제1분쇄기(100)는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본체(110), 공급부(120), 배출부(130) 및 분쇄부(140)를 포함할 수 있다.
본체(110)는 공지의 중공의 탱크로 내부에 폐유리가 공급될 수 있다. 본체(100)의 상부는 개구되고, 폐유리가 공급되는 공급부(120)와 연결될 수 있다. 일반적으로 공급부(120)는 컨베이어 밸트일 수 있다. 또, 하부에는 1차 분쇄된 폐유리가 배출되는 배출부(140)가 형성될 수 있다. 본체(110)의 밑면에는 나사홀(111)이 형성될 수 있다. 본체(110)의 내부에는 메인샤프트(150)를 회전축으로 하는 분쇄부(140)가 배치될 수 있다. 본체(110)의 밑면에는 중심부를 관통하는 메인샤프트(150)가 배치될 수 있다.
메인샤프트(150)는 회전축 형태로 상부에는 분쇄부(140)가 배치될 수 있고, 중간부에는 나사부(151)가 형성될 수 있고, 하부에는 제1나선스트로크(153)가 형성되어 있을 수 있다. 메인샤프트(150)는 본체(110)의 밑면을 관통하고, 메인샤프트(150)의 나사부(151)는 본체(110)의 나사홀(111)과 나합할 수 있다. 따라서 메인샤프트(150)의 상부는 본체의 내부에 배치되고, 메인샤프트(150)의 하부는 외부에 노출될 수 있다.
메인샤프트(150)의 상부는 분쇄부(140)와 연결될 수 있다. 이 경우, 분쇄부(140)와 메인샤프트(150) 사이에 허브로터(143)가 개재될 수 있다. 메인샤프트(150)의 나사부(151)는 본체(110)의 나사홀(111)과 결합할 수 있다. 메인샤프트(150)의 하부에는 제1나선스트로크(153)가 형성될 수 있다. 제1나선스트로크(153)는 체인(155)에 의해 제2나선스크로크(157)와 연결될 수 있다. 제2나선스트로크(157)는 제1모터(160)의 샤프트에 형성될 수 있다. 제1모터(160)는 전동 모터일 수 있다. 제1모터(160)는 정회전과 역회전을 교번하도록 제어될 수 있다. 제1모터(160)가 정회전 또는 역회전 구동을 하면, 제2나선스트로크(157)가 정회전 또는 역회전을 하고, 이와 체인(155)에 의해 연결된 제1나선스트로크(153)도 정회전 또는 역회전을 할 수 있다. 나아가 제1나선스트로크(153)와 일체로 형성된 메인샤프트(150)도 정회전 또는 역회전하며 승강하는 구동을 할 수 있다. 그 결과, 메인샤프트(150)와 허브로터(143)에 의해 연결된 분쇄부(140)도 승강하며 회전할 수 있다. 상술한 바에 의하면, 본 발명의 제1분쇄기(100)는 공지의 전처리 분쇄기와 비교하여 분쇄부(140)가 승강하며 정회전 또는 역회전하는 차이점이 있다. 그 결과, 폐유리 각편이 승강하는 분쇄부(140)에 의해 팝핑(poping)되며 비산하는 유동을 보이므로 분쇄능이 높아질 수 있다. 나아가 제1나선스트로크(153)와 제2나선스트로크(157)는 입체 아르키메데스 나선형태로 이러한 구동이 원활하게 진행되도록 도와준다. 분쇄부(140)는 방사상으로 분기된 임펠라(145) 형태일 수 있다. 임펠라(145)의 일면에는 상측으로 돌출된 돌기날(147)이 형성될 수 있다. 그 결과, 폐유리가 비산하는 유동을 촉진시킬 수 있다. 제1분쇄기(100)에서 분쇄부(140)에 의해 1차 분쇄된 폐유리는 배출부(130)를 통하여 배출된 후 제2분쇄기(200)로 공급될 수 있다.
제2분쇄기(200)는, 공지의 드럼식 정밀 분쇄장치일 수 있다. 1차 분쇄된 폐유리는 제2분쇄기(200)에서 대략, 100-200㎛의 입경을 가지는 크기로 미세 분쇄될 수 있다. 제2분쇄기(200)는 미세 분쇄된 폐유리를 분리기(300)로 공급하는 배출라인을 포함할 수 있다. 이 경우, 배출라인은 배출관 형태일 수 있다. 배출라인에는 폐유리를 분리기(300)로 공급되는 폐유리가 투과하는 체거름판(132)이 배치될 수 있다. 즉, 체거름판(132)은 분리기(300)로 공급되는 베출라인에 배치되어 2차 파쇄된 미세유리를 체거름 원리로 거를 수 있다. 그 결과, 기설정된 크기(소성변형하기 적합한 크기)에 정합하는 미세 폐유리만이 분리기(300)로 공급될 수 있다.
제1단계(S1)에서는 상술한 과정을 거쳐 폐유리가 미세입자로 분쇄되어 분리기(300)로 공급될 수 있다.
제2단계(S2)는, 분쇄된 폐유리에서 오염물질을 분리하는 단계이다. 제2단계(S2)에서는 오염물질이 분리기(300)에 의해 분리될 수 있다. 제2단계(S2)에서는 분쇄된 폐유리와 오염물질을 비중차 또는 체거름에 의해 분리할 수 있다. 일반적으로 브라운관, LCD 등에 사용되어 재활용되지 못하고 매립방식으로 처분되고 있는 유리에는 코팅 물질 등 여러 오염물질 등이 도포 또는 점착되어 스케일을 형성할 수 있다. 이러한 오염물질 등은 분쇄과정에서 탈착될 수 있으나 여전히 폐유리와 혼합된 상태로 존재한다. 오염물질은 후술하는 소성 과정에서 제거될 수도 있으나 오염물질이 포함된 채로 소성로에서 가열되면, 품질의 일정성을 확보할 수 없는 문제가 있다. 제2단계(S2)에서는 이러한 오염물질을 분리, 제거하여 품질의 일정성을 확보하고자 한다.
분리기(300)는 제2분쇄기(200)의 배출라인(132)으로부터 분쇄된 폐유리를 공급받는 바스켓(310), 제1,2지지부재(312,330), 종동샤프트(320), 구동샤프트(340)를 포함할 수 있다.
바스켓(310)은 측면과 아래쪽으로 만곡된 밑면에 의해 내부공간이 형성된 형태일 수 있다. 바스켓(310)에는 제2분쇄기(200)로부터 분쇄된 폐유리가 공급되어 담지될 수 있다. 바스켓(310)은 종동샤프트(320)의 하부에 위치할 수 있다. 바스켓(310)은 종동샤프트와 제1지지부재(312)에 의해 연결될 수 있다. 바스켓(310)은 제1지지부재(312)와 연결되어 종동샤프트(320)에 지지될 수 있다.
종동샤프트(320)는 봉 형태로, 제1지지부재(312)에 의해 바스켓(310)과 연결될 수 있다. 이 경우, 제1지지부재(312)는 삼각형 형태의 평판으로 밑변은 바스켓(310)과 연결되어 일체로 형성되고, 상부 꼭지점 부분은 종동샤프트(320)에 연결되어 일체로 형성될 수 있다.
종동샤프트(320)에는 길이방향으로 복수 개의 제1캠(321)이 배치될 수 있다. 종동샤프트(320)와 상부에는 종동샤프트(320)와 이격된 구동샤프트(340)가 위치할 수 있다. 구동샤프트(340)에는 길이방향으로 복수 개의 제2캠(341)이 배치될 수 있다. 종동샤프트(320)의 제1캠(321)과 구동샤프트(340)의 제2캠(341)은 대향할 수 있다. 구동샤프트(340)는 제2모터(342)와 연결되어 자전할 수 있다. 구동샤프트(340)의 회전에 의해 제2캠(341)이 제1캠(321)을 주기적으로 밀쳐낼 수 있다. 제2캠(341)이 제1캠(321)을 밀어내는 힘에 의해 제1캠(321)과 일체로 결합된 종동샤프트(320)는 정회전과 역회전을 교번하는 제1가동을 할 수 있다. 즉, 종동샤프트(320)는, 제2캠(341)이 제1캠(321)을 밀쳐내는 힘에 의해, 구동샤프트(340)의 회전방향으로 정회전한 후, 바스켓(310)의 자중에 의해 역회전하는 제1가동을 한다. 바스켓(310)은 구동샤프트(340)의 자전에 의한 제1,2캠(321,341)의 상호작용에 의해 진자운동을 할 수 있다.
종동샤프트(320)의 양단부는 수직한 제2지지부재(330)와 연결될 수 있다. 따라서 종동샤프트(320)는 제2지지부재(330)에 의해 지지될 수 있다. 이 경우, 종동샤프트(320)와 제2지지부재(330)의 사이에는 베어링(322)이 개재될 수 있다. 그 결과, 종동샤프트(320)는 회전 자재되어 제2지지부재(330)에 의해 지지될 수 있다.
제2지지부재(330)는 리니어액츄에이터(331)에 결합되어 승강할 수 있다. 리니어액츄에이터(331)로는 공지의 기술(예를 들면, 선형 모터)이 사용될 수 있다. 본 발명에서는 유압실린더가 사용되었다. 리니어액츄에이터(331)는 제2지지부재(330)의 하부에 배치될 수 있다. 리니어액츄에이터(331)는 유압실린더의 작용에 의해 제2지지부재(330)를 승강시킬 수 있다. 리니어액츄에이터(331)는 유압실린더의 작용에 의해 제2지지부재(330)를 왕복하여 승강시킬 수 있다. 이 경우, 제2지지부재(330)에 의해 양단부가 지지되는 종동샤프트(320)는 왕복하여 승강하는 제2가동을 할 수 있다. 처음에는 제2지지부재(330)가 하강하는 것이 바람직할 수 있다. 제2지지부재(330)가 상승을 먼저 하는 경우, 제1캠(321)과 제2캠(341)이 의도치 않게 접할 수 있기 때문이다. 종동샤프트(320)가 왕복하여 승강하는 경우, 종동샤프트(320)와 제1지지부재(312)에 의해 연결된 바스켓(310)은 왕복하여 승강할 수 있다.
바스켓(310)은 제2모터(342)의 구동에 의한 제1,2캠(321,341)의 상호작용에 의해 진자운동을 할 수 있다. 또, 바스켓(310)은 리니어액츄에이터(331)의 구동에 의해 왕복하는 승강운동을 할 수 있다. 제2모터(342)와 리니어액츄에이터(331)를 함께 작동하는 경우, 바스켓(310)은 진자운동과 승강운동을 동시에 할 수 있다. 그 결과, 바스켓(310)에 혼합되어 담지된 오염물질과 분쇄된 폐유리는, 바스켓(310)이 진자운동과 승강운동을 하는 과정에서, 비산되어 분리될 수 있다. 일례로, 상대적으로 비중이 작은 오염물질은 분쇄된 폐유리보다 더 멀리 날라가 제거될 수 있다. 본 발명의 분리기(300)는 진자운동과 승강운동을 동시에 진행할 수 있으므로, 비중차에 의한 분리효율을 높일 수 있다.
제2단계(S2)에서는 상술한 과정을 거쳐 오염물질이 분쇄된 폐유리로부터 제거될 수 있다.
제3단계(S3)는, 오염물질이 분리된 분쇄된 폐유리와 발포제를 혼합하는 단계이다. 폐유리와 발포제의 혼합에는 혼합기(400)가 이용될 수 있다. 혼합기(400)는 공지의 장치로 폐유리와 발포제를 교반하여 혼합물을 생성할 수 있다. 발포제는 탄산칼슘(CaCO3), 카본블랙(C), 탄산나트륨(Na2CO3) 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 발포제로 탄산칼슘을 사용하였다. 폐유리와 발포제를 혼합하여 가열하면 발포제에서 이산화탄소가 발생하므로 폐유리가 발포될 수 있다. 이 경우, 발포제의 혼합비율을 조절할 수 있다. 나아가 발포제의 입경을 조절할 수 있다.
제3단계(S3)에서는 상술한 과정을 거쳐 발포제가 혼합된 폐유리가 생성될 수 있다.
제4단계(S4)는, 발포제가 혼합된 페유리를 가열하여 발포 및 소성하는 단계이다. 발포 및 소성단계는 발포제가 혼합된 폐유리를 연속식 소성로(500)에 장입한 후 가열하여 진행될 수 있다. 연속식 소성로(500)에는 자동온도조절장치가 부설되어 유입시부터 설정된 구간까지 내부 가열온도가 650-1200℃의 온도를 이루도록 형성되고, 소성 발포 직후에는 온도를 400-500℃로 낮추어 발포제의 안정화를 위한 풀림(Annealing) 현상을 조장하며 내부 잔류응력 제거와 균열을 방지하도록 형성된다. 제4단계(S4)는 연속식 소성로(500)에 속도조절장치가 구비된 컨베이어벨트가 형성되어 유입된 폐유리 혼합물에 따라 속도 설정을 제어할 수 있도록 하되, 컨베이어벨트의 재질은 열에 강한 스테인레스 계열의 금속재가 사용되도록 형성된다.
제4단계(S4)에서는 상술한 과정을 거쳐 용융된 폐유리가 생성될 수 있다. 이후, 용융된 폐유리를 건조 및/또는 냉각시켜 발포유리를 생성할 수 있다.
본 발명의 발포유리는, 0.13-0.5의 겉보기 비중을 가질 수 있다. 예를 들어, 폐유리 1ton에 발포제로 10kg의 탄산칼슘(CaCO3)을 혼합(혼합비 1%)하는 경우, 탄산칼슘(CaCO3)의 분자량은 50g/mole이므로, 탄산칼슘(CaCO3)에 의해 발생하는 이산화탄소(CO2)는 200mole이다. 나아가 이산화탄소(CO2) 1mole의 부피는 22.4L이므로, 이산화탄소(CO2) 10kg에서 4.48㎥의 이산화탄소(CO2)기포가 발생한다. 상술한 바를 종합하면, 혼합비 1%인 경우, 폐유리 1ton 당 4.48㎥의 이산화탄소가 발생하여 0.25(1/4.48)의 단위 비중을 가지는 건축자재를 생성할 수 있다. 또, 발포제에 의해 다공성 형태를 가지며, 형성된 기공의 크기는 0.5-10mm이다.
본 발명에서는, 제3단계(S3)에서 발포제의 혼합비율을 조절하여 발포유리의 공극률을 조절할 수 있다. 본 발명에서는, 제3단계(S3)에서 발포제의 혼합비율을 조절하여 공극률을 조절할 수 있다. 도 8a에서 나타내는 바와 같이 폐유리 혼합물에서 발포제의 혼합비율이 늘어날수록 공극률은 증가한다.
또, 본 발명에서는, 제3단계(S3)에서 발포제의 입경을 조절하여 발포유리의 공극의 크기를 조절할 수 있다. 도 8b에서 나타내는 바와 같이 폐유리 혼합물에서 발포제의 입경이 커질수록 공극의 크기가 증가한다.
다만 발포유리의 공극률이나 공극의 크기가 증가할수록 발포유리의 강도가 떨어져 후술하는 콘크리트의 강도가 떨어질 수 있으므로 적절한 제어가 필요하다.
나아가 본 발명의 발포유리는, 주요 성분이 모래와 유사한 SiO2, Na2O, K2O, CaO, MgO, Al2O3의 화합물이기 때문에, 내화성이 뛰어나다.
이하에서는, 상술한 제조 방법에 의해 제작된 발포유리를 활용한 콘크리트의 제조방법을 설명하고자 한다. 본 발명의 콘크리트의 제조 방법은 상술한 발포유리를 제작한 후, 이를 분쇄하고, 시멘트와 혼합하여 수화반응하는 단계(S5, 이하, 제5단계)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하, 상술한 발포유리의 제조 방법에 대한 설명은 생략하기로 한다.
제5단계(S5)는, 발포유리를 분쇄하여 시멘트와 혼합하여 수화반응하는 단계이다. 이 경우, 발포유리와 시멘트의 혼합비율은 기설정된 조건에 따라 제어될 수 있다. 또, 분쇄된 발포유리의 입경은 기설정된 조건에 따라 제어될 수 있다.
발포유리의 분쇄에는 공지의 분쇄기가 사용될 수 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이 발포유리의 분쇄 정도는 조절될 수 있다. 즉, 발포유리는 입자 또는 미세입자로 분쇄될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 분쇄된 발포유리는 콘크리트의 재료 중 골재와 같은 역할을 할 수 있다.
분쇄된 발포유리는 시멘트, 물과 혼합될 수 있다. 분쇄된 발포유리와 시멘트의 혼합에는 공지의 혼합기(예를 들면, 콘크리트 믹서)가 사용될 수 있다. 분쇄된 발포유리, 시멘트, 물은 동력으로 회전하는 반죽통에서 골고루 섞는다. 교반된 분쇄된 발포유리, 시멘트 및 물(시멘트 페이스트)은 수화반응을 일으킨다. 시멘트 페이스트는 시간이 경과함에 따라 점차 유동성과 점성을 상실하고 고화하여 형상을 그대로 유지할 정도로 응결돼 콘크리트가 생성된다.
본 발명의 제조 방법에 의해서 생성된 콘크리트는 경량 콘크리트이다. 콘크리트의 60-80%의 용적을 차지하는 골재로 모래, 자갈 등을 대신하여 경량의 다공성 발포유리의 분쇄입자가 사용되었기 때문이다. 골재의 공극률이나 공극의 크기를 조절하여 콘크리트의 방음, 단열, 내열성 등을 조절하듯이 발포유리의 공극률이나 공극의 크기를 조절하여 콘크리트의 방음, 단열, 내열성 등을 조절할 수 있다. 발포유리의 공극률이나 공극의 크기는 상술한 바와 같이, 제3단계(S3)에서 발포제의 혼합비율이나 입경을 조절하여 제어할 수 있다.
나아가 본 발명의 제조 방법에서는, 제5단계(S5)에서 분쇄된 발포유리의 혼합비율이나 입경을 조절하여 콘크리트의 방음, 단열, 내열성 등을 조절할 수 있다. 예를 들면, 시멘트에서 분쇄된 발포유리의 혼합비율이 높아지면, 콘크리트의 공극률이 증가하여 방음, 단열, 내열성 등이 향상된다. 다수의 공극에 의해 소리와 열의 전달경로가 차단되기 때문이다. 또, 분쇄된 발포유리의 입경이 커지면, 콘크리트의 공극의 크기가 커져 방음, 단열, 내열성 등이 향상된다. 커진 공극에 의해 소리와 열의 전달경로가 차단되기 때문이다. 다만, 콘크리트의 공극률이 증가하거나 공극의 크기가 커지면, 콘크리트의 강도가 떨어지므로 적절한 제어가 필요하다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 폐유리를 분쇄하는 단계;
    분리기에 의해 폐유리에서 오염물질을 분리하는 단계;
    분쇄된 폐유리와 발포제를 혼합하는 단계;
    상기 발포제가 혼합된 폐유리를 가열하여 발포 및 소성하는 단계;
    발포된 폐유리를 분쇄하고, 시멘트와 혼합하여 수화반응하는 단계를 포함하고,
    상기 분리기는,
    폐유리가 공급되는 바스켓;
    제1지지부재와 연결되어 상기 바스켓을 지지하고 제1캠이 배치된 종동샤프트;
    상기 종동샤프트를 지지하는 제2지지부재;
    상기 제2지지부재와 연결된 리니어액츄에이터;
    상기 제2지지부재와 상기 종동샤프트 사이에 배치되는 베어링;
    상기 종동샤프트와 이격되어 위치하고, 상기 제1캠과 대향하는 제2캠이 배치되며, 자전하는 구동샤프트를 포함하고,
    상기 바스켓은, 상기 구동샤프트의 자전에 의한 상기 제1캠과 상기 제2캠의 상호작용에 의해 진자운동을 하는 동시에, 상기 리니어액츄에이터에 의해 왕복하는 승강운동을 하는 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    분쇄된 폐유리와 상기 발포제의 혼합비율은 기설정된 조건에 의해 제어되는 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발포제의 입도는 기설정된 조건에 의해 제어되는 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    발포된 폐유리와 시멘트의 혼합비율은 기설정된 조건에 의해 제어되는 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    발포된 폐유리의 입도는 기설정된 조건에 의해 제어되는 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발포제는, 탄산칼슘, 카본블랙, 탄산나트륨 중 어느 하나이거나 이들의 혼합물인 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    폐유리는 제1분쇄기와 제2분쇄기에 의해서 분쇄되고,
    상기 제1분쇄기는,
    내부에 폐유리가 공급되는 중공의 본체; 및
    상기 본체의 내부에 배치되고, 승강하며 회전하여 폐유리를 분쇄하는 분쇄부를 포함하고,
    상기 제2분쇄기는,
    상기 제1분쇄기로부터 분쇄된 폐유리가 공급되는 드럼식 정밀분쇄기인 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분쇄부는,
    상기 분쇄부의 회전축으로서 상기 본체를 관통하여 상기 본체의 일측과 나사결합하는 메인샤프트;
    상기 메인샤프트에서 방사상으로 배치된 임펠라; 및
    상기 임펠라의 일면에 배치되는 돌기날을 더 포함하는 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
KR1020160158035A 2016-11-25 2016-11-25 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법 KR101737077B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160158035A KR101737077B1 (ko) 2016-11-25 2016-11-25 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160158035A KR101737077B1 (ko) 2016-11-25 2016-11-25 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101737077B1 true KR101737077B1 (ko) 2017-05-18

Family

ID=59048893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160158035A KR101737077B1 (ko) 2016-11-25 2016-11-25 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101737077B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220109135A (ko) 2021-01-28 2022-08-04 충남대학교산학협력단 폐유리 잔골재 표면 개질 방법 및 표면개질 폐유리 잔골재
KR20230014131A (ko) 2021-07-20 2023-01-30 충남대학교산학협력단 표면 개질 폐유리골재를 활용한 열섬 저감 블록

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220109135A (ko) 2021-01-28 2022-08-04 충남대학교산학협력단 폐유리 잔골재 표면 개질 방법 및 표면개질 폐유리 잔골재
KR20230014131A (ko) 2021-07-20 2023-01-30 충남대학교산학협력단 표면 개질 폐유리골재를 활용한 열섬 저감 블록

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8349070B2 (en) Pyroprocessed aggregates comprising IBA and low calcium silicoaluminous materials and methods for producing such aggregates
TWI397511B (zh) 含污水淤泥與其他廢棄物的合成聚集體以及製造此類聚集體的方法
KR101737077B1 (ko) 폐유리를 활용한 콘크리트의 제조 방법
JP2008538347A (ja) 下水汚泥および他の廃棄物を含む合成骨材ならびにそのような骨材の製造方法
CN105174894A (zh) 一种蒸压加气混凝土砖及其制备方法
KR101713438B1 (ko) 석탄폐석을 이용한 친환경 경량 타일의 제조방법
NO843613L (no) Fremgangsmaate og apparatur for fremstilling av et ekspandert mineral-materiale
BE1024028A1 (nl) Verbeterde slak afkomstig van de productie van non-ferrometalen
Lin et al. Characterizations of temperature effects on sintered ceramics manufactured with waste foundry sand and clay
KR101752283B1 (ko) 폐유리를 활용한 경량골재 및 건축자재의 제조 방법
EP1853531A2 (en) Pyroprocessed aggregates comprising iba and low calcium silicoaluminous materials and methods for producing such aggregates
CN212975279U (zh) 一种建筑废料粉碎筛选装置
CN112805260B (zh) 一种生产合成轻质陶瓷砂的方法及其用途
KR100420246B1 (ko) 흡음 및 차음 모듈용 경량 다공성 골재 및 그 제조방법
CN111635206A (zh) 一种抗渗和抗碳化固废混凝土及其制备方法
CN114589807B (zh) 濒海矿山深井岩溶水拌和充填材料搅拌装置及其工作方法
CN114031416A (zh) 一种利用机制砂泥饼烧制陶粒的方法
CN201519586U (zh) 一种双辊破矿机
JP4538575B2 (ja) 岩ズリとゴミ溶融スラグの混合による人工石
KR101054333B1 (ko) 불순물이 포함된 생석회 파쇄장치
JP2004107191A (ja) 軽量ボードの製造方法
CN112174555B (zh) 一种高流动度水泥的生产工艺
CN204874258U (zh) 防磨损的玻璃混合机
CN115463948B (zh) 一种基于尾矿利用的石油压裂支撑剂生产装置
JPH11236232A (ja) ガラス質発泡体の製造法並びにガラス質発泡体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination