KR101871972B1 - 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체 - Google Patents

인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체에 관한 것으로, 페로니켈 슬래그 미분을 활성화시키는 단계(단계 1); 상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분에 유동화제, 소포제 및 물을 혼합하여 성형하는 단계(단계 2); 및 상기 성형물을 인산염 용액에 침지하는 단계(단계 3); 를 포함하여 제조하는 것을 기술적 특징으로 하며, 페로니켈 슬래그 미분을 이용하여 고강도의 마그네시아 인산염 복합체를 제조할 수 있는 장점이 있으며, 폐기처분되던 페로니켈 슬래그 미분을 이용하여 자원재활용뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체{Manufacturing method of Magnesia Phosphate Composite using Phosphate Immersion Method and Magnesia Phosphate Composite using Phosphate Immersion Method manufactured by the same}
본 발명은 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐기처분되던 페로니켈 슬래그 미분을 이용하여 고강도의 마그네시아 인산염 복합체를 제조할 수 있는, 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체에 관한 것이다.
스테인레스 스틸의 주원료인 페로니켈은 전기로 또는 로터리 킬른에서 제련하여 생성되며, 이때 발생하는 슬래그를 페로니켈 슬래그라고 한다. 보통 니켈 1톤당 약 30톤의 페로니켈 슬래그가 발생하는 것으로 알려져 있으며, 국내 페로니켈 슬래그 발생량은 년간 약 100만톤에 이르고 있다.
종래에는 페로니켈 슬래그의 재활용이 미미한 수준으로 단순 매립에 의존하고 있었지만, 최근에는 페로니켈 슬래그의 재활용에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1205537호(2012.11.27.)에는 페로니켈 슬래그로부터 마그네슘 화합물을 제조하는 방법이 개시되어 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1247707호(2013.03.25.)에는 페로니켈 슬래그를 시멘트, 모르타르 및 콘크리트용 혼합재로 이용하는 방법이 개시되어 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1359970호(2014.02.12.)에는 페로니켈 슬래그를 이용하여 콘크리트 골재로 사용할 수 있는 재활용 방법이 개시되어 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1386245호(2014.04.17.)에는 페로니켈 슬래그를 출발물질로 하여 비료의 성분인 이산화규소 및 마그네시아를 고순도로 분리하는 방법과 이를 이용한 규산 및 고토비료의 제조방법이 개시되어 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1389266호(2014.04.29.)에는 페로니켈 슬래그를 이용하여 마그네슘 산화물 보드를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
상기와 같이 페로니켈 슬래그를 다양한 분야에 재활용하는 기술이 개발되었지만, 아직까지 페로니켈 슬래그를 이용하여 마그네시아 인산염 복합체를 제조하는 방법은 개발되지 않았다.
KR 10-1205537 B1 2012.11.27. KR 10-1247707 B1 2013.03.25. KR 10-1359970 B1 2014.02.12. KR 10-1386245 B1 2014.04.17. KR 10-1389266 B1 2014.04.29.
본 발명의 목적은 폐기처분되던 페로니켈 슬래그 미분을 이용하여 고강도의 마그네시아 인산염 복합체를 제조할 수 있는, 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 수단을 제공한다.
본 발명은, 페로니켈 슬래그 미분을 활성화시키는 단계(단계 1); 상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분에 유동화제, 소포제 및 물을 혼합하여 성형하는 단계(단계 2); 및 상기 성형물을 인산염 용액에 침지하는 단계(단계 3); 를 포함하는, 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법을 제공한다.
상기 단계 1에서, 상기 페로니켈 슬래그 미분을 분쇄시스템을 이용하여 분쇄하되, 분말도가 4,500~10,000㎠/g 이 되도록 분쇄한다.
상기 단계 2는 상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분 100중량부에 유동화제 1~5중량부, 소포제 0.1~0.5중량부 및 물 25~35중량부를 혼합하여 성형한다.
상기 단계 2에서, 상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분 100중량부에 일반시멘트 5~100중량부를 추가적으로 혼합할 수 있다.
상기 단계 3에서, 상기 인산염 용액은 제일인산염의 농도가 5~25중량%인 제일인산염 용액을 사용한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체를 제공한다.
본 발명에 따른 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법은 페로니켈 슬래그 미분을 이용하여 고강도의 마그네시아 인산염 복합체를 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법은 폐기처분되던 페로니켈 슬래그 미분을 이용하여 자원재활용뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
페로니켈은 철과 니켈의 합금으로 이 합금 제련시 발생하는 슬래그를 페로니켈 슬래그라고 한다.
페로니켈 제조 과정에서 부산물로 페로니켈 슬래그가 발생하고 있으며, 페로니켈 슬래그의 주요 화학성분은 표 1과 같다.
성분 SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaO
함량(%) 53.45 35.50 1.45 4.5 0.26
페로니켈 슬래그는 콘크리트용 잔골재(KS F 2790) 등으로 재활용되지만 배출량의 10%에 이르는 미분은 전량 폐기되고 있다.
페로니켈 슬래그 미분의 주요 화학성분은 표 2와 같다.
성분 SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaO
함량(%) 45.3 28.5 3.1 17.6 0.7
종래에는 산화마그네슘과 인산염을 이용하여 마그네시아 인산염 복합체를 제조하였다.
본 발명은 산화마그네슘 대신 산화마그네슘을 포함하고 있는 페로니켈 슬래그 미분을 이용하여 마그네시아 인산염 복합체를 제조하는 것에 특징이 있다.
먼저, 본 발명에 따른 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법은,
페로니켈 슬래그 미분을 활성화시키는 단계(단계 1);
상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분에 유동화제, 소포제 및 물을 혼합하여 성형하는 단계(단계 2); 및
상기 성형물을 인산염 용액에 침지하는 단계(단계 3);
를 포함한다.
상기 단계 1에서 상기 페로니켈 슬래그 미분은 분말도가 약 3,500㎠/g 인 것을 의미한다.
상기 단계 1은 상기 페로니켈 슬래그 미분을 제트밀 등의 분쇄시스템을 이용하여 기계화학적 활성화시키는 단계이다. 상기 페로니켈 슬래그 미분을 제트밀 등 분쇄시스템을 이용하여 연마시 발생하는 기계화학적 반응에 의해 활성화되어, 수경성을 지닌 지오폴리머 재료로 변화하게 된다. 상기 페로니켈 슬래그 미분을 제트밀 등의 분쇄시스템을 이용하여 분쇄시 분말도가 4,500~10,000㎠/g 이 되도록 분쇄하는 것이 바람직하다.
상기 단계 2는 상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분 100중량부에 유동화제 1~5중량부, 소포제 0.1~0.5중량부 및 물 25~35중량부를 혼합하여 성형하는 것이 바람직하다.
상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분 100중량부에 유동화제는 1~5중량부 혼합하는 것이 바람직하며, 1중량부 미만으로 혼합하면, 소정의 유동성을 확보하기 곤란하며, 5중량부를 초과하여 혼합하면, 조기 강도 발현이 지연되고, 제조단가가 크게 증대되어 경제성이 떨어진다.
상기 단계 2에서, 상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분 100중량부에 일반시멘트 5~100중량부를 추가적으로 혼합할 수 있다.
상기 일반시멘트는 분말도 3,000㎠/g의 포틀랜트 시멘트 또는 고로 시멘트 등을 사용할 수 있다. 상기 일반시멘트를 혼합하면 초속경화에 의한 조기강도발현이 가능한 장점이 있다.
상기 단계 3은 상기 성형물을 인산염 용액에 침지시켜, 상기 성형물을 인산염 용액으로 활성화시키는 단계이다.
상기 단계 2에 인산염을 혼합하는 경우에는 페로니켈 슬래그 미분 내 산화마그네슘과 인산염이 반응하는 산-염기 반응과 시멘트 반응이 동시에 일어나므로 반응성 조절이 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 페로니켈 슬래그 미분과 시멘트를 먼저 반응시키고, 그 이후에 성형물을 인산염에 침지시켜 반응시키는 것에 특징이 있다.
상기 인산염 용액은 인산염의 농도가 5~25중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 인산염 용액의 인산염의 농도가 5중량% 미만이면 활성효과가 미흡해지는 문제가 있고, 상기 인산염 용액의 인산염의 농도가 25중량% 초과이면 인산염 용액을 제조하기 어려운 문제가 있다.
상기 성형물이 거대물일 경우에는 상기 성형물을 인산염 용액에 침지하는 대신에, 상기 인산염 용액을 상기 성형물의 표면에 스프레이(spray)하므로써 상기 성형물의 표면을 상기 인산염 용액으로 충분히 적실 수 있다.
상기 인산염은 인산암모늄(NH4H2PO4), 인산칼륨(KH2PO4), 인산나트륨(NaH2PO4) 중 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
인산암모늄에는 제2 및 제3 인산암모늄도 있지만, 제2 및 제3 인산암모늄은 공기 중에서 서서히 분해되는 성질로 인해 암모니아가 약간 소실되어 공기 중에는 불안정하여 사용이 어렵기 때문에 제1 인산암모늄을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 단계 3에서, 상기 성형물을 인산염 용액에 침지시키면 성형물 내의 페로니켈 슬래그 미분 내 산화마그네슘과 인산염이 반응하는 산-염기 반응에 의해 경화가 발생한다.
본 발명에 따른 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법은 페로니켈 슬래그 미분을 사용하여 고강도의 마그네시아 인산염 복합체를 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법은 폐기처분되던 페로니켈 슬래그 미분을 이용하여 자원재활용뿐만 아니라 환경오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조되는 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체를 제공한다.
본 발명에 따른 인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체는 주로 프리캐스트용 건축자재나 2차 제품으로서 하수관, 흄관 호안블럭, 도로 경계석, 배수로 등에 프리캐스트 제품 강도 증진이나 내구성 강화 특히 염화물에 대한 내구성 증대용으로 활용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 페로니켈 슬래그 미분을 활성화시키는 단계(단계 1);
    상기 활성화된 페로니켈 슬래그 미분 100중량부에 일반시멘트 5~100중량부, 유동화제 1~5중량부, 소포제 0.1~0.5중량부 및 물 25~35중량부를 혼합하여 성형하는 단계(단계 2); 및
    상기 성형물을 인산염 용액에 침지하는 단계(단계 3);
    를 포함하는,
    인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 1에서,
    상기 페로니켈 슬래그 미분을 분쇄시스템을 이용하여 분쇄하되,
    분말도가 4,500~10,000㎠/g 이 되도록 분쇄하는,
    인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 단계 3에서, 상기 인산염 용액은 제일인산염의 농도가 5~25중량%인 제일인산염 용액을 사용하는,
    인산염 침지법을 이용한 마그네시아 인산염 복합체의 제조방법.
  6. 삭제
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KR101254139B1 (ko) * 2011-11-22 2013-04-12 (주)에이엠에스 엔지니어링 콘크리트 구조물용 방수/방식제 및 그 시공방법

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