KR101954260B1 - 고로슬래그 활성화용 순환골재 세척수 생성 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고로슬래그 활성화에 이용할 수 있도록 순환골재를 처리하는 과정에서 생성되는 세척수 중 고로슬래그를 활성화 하기 적합한 세척수를 수집하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 순환골재 생산라인에서 버려지는 세척수를 고로슬래그 활성화에 재활용할 수 있고, 양질의 콘크리트를 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 순환골재 생산라인에서 버려지는 세척수를 고로슬래그 활성화에 재활용할 수 있고, 양질의 콘크리트를 제조할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 고로슬래그 활성화에 이용할 수 있도록 순환골재를 처리하는 과정에서 생성되는 세척수 중 고로슬래그를 활성화 하기 적합한 세척수를 수집하기 위한 장치에 관한 것이다.
순환골재는 콘크리트 구조물을 해체한 후 해체한 콘크리트를 파쇄 및 선별과정을 거쳐 입도별로 순환골재를 생산하는 것이 기본적인 방식이다. 폐콘크리트의 분쇄방법은 대규모의 해체공사일 경우는 건설현장에서 분쇄기를 반입하여 분쇄하기도 하며, 중소규모의 해체현장에서는 현장에서 가까운 곳에 위치한 중간처리시설로 운반하여 분쇄하는 것이 일반적인 방법이다.
이때 시간과 인력, 생산비용 문제 등으로 인해 골재에 피복되어 있는 시멘트 페이스트를 완전히 제거하지 못 하고 파쇄한 그대로의 형태를 이용하는 경우가 있는데, 이는 순환골재를 재활용하여 제조한 콘크리트 구조물의 물성에 영향을 미치므로 바람직하지 못 하다. 또한 순환골재 표면에 강하게 결합된 시멘트 페이스트 외에 분쇄시 발생한 미세한 분말들이 부착되어 있어도 이러한 골재를 사용한 구조물의 물성에 영향을 미치게 된다.
순환골재는 생산과정에 죠크라셔나 임팩트 크라셔만을 이용한 파쇄 장치를 거친 후 분리선별 시설을 활용하여 적절한 입도로 생산된다. 이 과정에서 발생되는 분진을 최소화하고자 물을 이용하여 세척하는 공정을 거치게 된다. 습식공정은 물을 이용한 부유물 자동분류 장치와 순환골재 고압세척 장치 등을 의미하는데 이러한 방법은 순환골재 생산라인 중간에 특수 수조탱크를 반드시 장착해야만 한다. 이렇게 설치된 수조에서는 혼합 건설폐기물을 부력과 고압을 이용하여 불순물과 골재를 완전 분리하고, 골재 세척과정을 거치게 한다. 이후 콘크러셔를 이용, 강제순환공정을 거쳐 순환골재의 입형을 개선하여 순환골재 생산과정에서 분진의 발생을 최소화 할 수 있다.
그러나 이러한 습식공정의 경우는 다량의 용수가 사용되며 이때 발생되는 슬러지를 신속하게 제거하기 위하여 응집제를 사용하는 경우도 있다. 세척수에 남아 있는 응집제가 생산되는 순환골재에 잔류하게 되면 응집제의 잔류량에 따라 순환골재의 물성에도 영향을 미칠 수밖에 없다. 따라서 순환골재 생산 단계에서는 응집제가 포함되지 않은 청정수만을 사용하여 골재를 세척하는 과정이 반드시 필요하다.
한편, 순환골재의 알카리성 세척수가 직접 지하수나 하천에 유입될 경우 환경적 영향도 반드시 고려해야 한다. 하천 수질의 pH는 최소 5.0에서 최대 9.0범위가 적정한데 실제 순환골재 생산과정에서 발생되는 세척수는 pH가 이보다 높을 것으로 예상되며, 생산된 순환골재를 물과 접하는 지역에 성토나 복토의 용도로 사용하는 경우 주변 물의 pH가 높아지면서 환경에 악영향을 줄 것으로 예상된다. 또한 물과 접하지 않는 지역이라 할지라도 성토나 복토 용도로 사용된 순환골재는 오랜시간에 걸쳐 강우를 포함한 강수 등에 의해 지속적으로 노출이 되면 지하수로 알칼리수가 스며들어 영향을 미치게 된다. 따라서 순환골재 생산현장에서 발생되는 고알칼리 세척수를 보다 효율적으로 처리하고 환경을 배려하는 측면에서 세척수의 업싸이클링이 반드시 필요할 것으로 판단되어 보다 효율적인 알칼리수의 활용이 절실한 실정이다.
고로슬래그는 용광로에서 선철을 제조할 때 생성하는 것이며, 용융한 상태에 있어서 비중 차에 의해 선철과 분리된다. 분리된 용융슬래그는 냉각처리 방법에 따라 고로괴재슬래그와 고로수쇄슬래그로 나뉘며, 급냉시킴으로써 얻어지는 고로수쇄슬래그를 건조시켜 분말화 한 것이 고로슬래그 미분말이다.
알칼리 활성화제는 고로슬래그의 수화반응에 필요한 첨가제이나 일단 수화반응을 불러일으킬 수 있는 필요량만 있으면 된다. 그 이후의 수화반응은 고로슬래그 자체에서 필요한 물질이 공급되기 때문에 지속적으로 진행된다.
알칼리 활성화제는 고로슬래그의 표면이 pH 12 전후까지 상승시킬 수 있는 양만 공급하면 된다. 일단 용출반응이 시작되면 고로슬래그 자신으로부터 용출되는 알칼리성 성분에 의해 pH는 지속적으로 12 정도를 유지하므로 더 이상의 활성화제는 필요하지 않다. 이렇게 활성화제의 작용에 의해 고로슬래그 표면으로부터 용해된 각종 이온 등은 어느 농도이상이 되면 용해와 석출이 지속적으로 일어나면서 경화하기 시작한다.
알칼리 활성화에 기초를 둔 자극제는 일반적으로 두 가지 성분으로 구성되는데 기본적인 시멘트 성분과 알칼리 활성화제이다. 전자는 하나의 물질 또는 혼합물로서, 일반적인 조건하에서는 시멘트 재료의 특성을 거의 나타내지 않지만 알칼리 활성화제의 존재 하에서는 매우 높은 강도를 나타내는 것이 특징이며 그 예로는 고로슬래그와 플라이애쉬 등이 대표적이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.
즉, 순환골재 생산라인에서 버려지는 세척수를 고로슬래그 활성화에 재활용할 수 있는 장치를 제시하고자 한다.
본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여,
골재를 이송시키는 상부이송벨트(100); 상부이송벨트(100)의 말단에서 골재가 낙하하는 부분에 형성되어 골재에 세척수를 분사하는 골재세척부(200); 골재세척부(200)에서 세척된 골재를 받아 다음 경로로 이송시키는 하부이송벨트(300); 상부이송벨트(100), 골재세척부(200) 및 하부이송벨트(300)를 제어하는 제어부(400); 골재세척부(200)에서 사용된 세척수를 수집하여 몰탈과 혼합하여 고로슬래그를 활성화시키는 고로슬래그활성화조(500);를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 골재세척부(200)는 상부이송벨트(100)에서 낙하하는 골재를 향해 하방 및 후방으로 물을 분사하는 분사노즐(210), 상부이송벨트(100)에서 낙하하는 골재 하방에 설치되어 골재는 거르고 골재를 세척한 세척수는 하방으로 통과시키는 거름판(230), 거름판(230)의 하단에 형성되어 거름판(230)에 남은 골재를 하부이송벨트(300)로 옮기기 위해 거름판(230)을 전방으로 회전시키는 회전축(250), 거름판(230)의 하방에 형성되어 거름판(230)을 통과한 세척수가 저장되는 세척수저장조(220), 회전축(250)에 거름판(230)과 함께 결합되어 거름판(230)으로 낙하한 골재가 하부이송벨트(300)로 더 전진하지 않고 거름판(230)에 남아있도록 받치는 받침판(240), 세척수저장조(220)에 저장된 세척수를 분사노즐(210) 또는 고로슬래그활성화조(500)로 보내기 위해 세척수 이송 경로를 분기시키는 분기밸브(260)를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 세척수저장조(220)는 저장된 세척수의 pH 지수를 측정하는 pH센서(221), 저장된 세척수의 수위를 측정하는 수위센서(222)를 포함하고, 상기 제어부(400)는 수위센서(222)에서 기준값 이상의 수위가 측정될 때 pH센서(221)에서 측정된 pH지수가 기준값 이상일 경우 분기밸브(260)를 이용하여 세척수저장조(220)에서 고로슬래그활성화조(500)로 이어지는 경로를 개방하고, 수위센서(222)에서 기준값 이상의 수위가 측정될 때 pH센서(221)에서 측정된 pH지수가 기준값 미달일 경우 분기밸브(260)를 이용하여 세척수저장조(220)에서 분사노즐(210)로 이어지는 경로를 개방하며, 일정시간내 pH지수가 기준값에 도달하지 않을 경우 상부이송벨트(100)의 작동을 멈추고, 분사노즐(210)에서 물 분사를 중단하며, 거름판(230)에 남은 골재를 하부이송벨트(300)로 이동시키기 위해 회전축(250)을 이용하여 거름판(230)을 전방으로 회전시키고, 하부이송벨트(300)를 작동시킨 후, 회전축(250)을 이용하여 거름판(230)을 후방으로 회전시키고 상부이송벨트(100)와 분사노즐(210)을 작동시키는 것을 특징으로 하는 고로슬래그 활성화용 순환골재 세척수 생성 장치를 제시한다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 순환골재 생산라인에서 버려지는 세척수를 고로슬래그 활성화에 재활용할 수 있고, 양질의 콘크리트를 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타낸 예시 도면.
도 2는 회전축에 의해 거름판을 회전시킨 상태에 대한 예시 도면.
도 2는 회전축에 의해 거름판을 회전시킨 상태에 대한 예시 도면.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.
본 발명의 설명 중 "전방" 및 "후방"의 방향 한정은 이해를 돕기 위해 골재의 이송 방향을 기준으로 정한 것임을 미리 밝혀둔다.
본 발명의 고로슬래그 활성화용 순환골재 세척수 생성 장치는 도 1과 같이 상부이송벨트(100), 골재세척부(200), 하부이송벨트(300), 제어부(400,미도시) 및 고로슬래그활성화조(500)로 구성된다.
상부이송벨트(100)는 골재(10)를 이송시키는 컨베이어벨트로 구성되며, 최상단에 위치하여 골재(10)를 이송 및 낙하시킨다.
골재세척부(200)는 상부이송벨트(100)의 말단에서 골재(10)가 낙하하는 부분에 형성되어 골재(10)에 세척수를 분사하는 역할을 하며, 분사노즐(210), 세척수저장조(220), 거름판(230), 받침판(240), 회전축(250), 분기밸브(260)로 구성된다.
분사노즐(210)은 상부이송벨트(100)에서 낙하하는 골재를 향해 하방 및 후방으로 물을 분사하는 노즐로서, 분사노즐(210)에서 분사된 물이 거름판(230)위의 골재(10)를 세척하면서 거름판(230)을 관통하여 세척수저장조(220)로 낙하하도록 설치한다.
거름판(230)은 상부이송벨트(100)에서 낙하하는 골재 하방에 설치되어 골재는 거르고 골재를 세척한 세척수는 하방으로 통과시키는 메쉬구조의 판으로 구성되며, 골재(10)가 점차적으로 전진하는 동안 분사노즐(210)에서 분사되는 물에 의해 충분히 세척될 수 있도록 도시한 바와 같이 30~60도 범위 내에서 경사지게 설치함이 바람직하다.
받침판(240)은 회전축(250)에 거름판(230)과 함께 결합되어 거름판(230)으로 낙하한 골재가 하부이송벨트(300)로 더 전진하지 않고 거름판(230)에 남아있도록 받치는 역할을 한다.
회전축(250)은 거름판(230)의 하단에 형성되어 거름판(230)에 남은 골재를 하부이송벨트(300)로 옮기기 위해 거름판(230)을 전방으로 회전시키기 위한 구성으로서, 회전축(250)을 기준으로 거름판(230)과 받침판(240)이 'ㄱ'자(결합각은 90~120도)로 결합되어 함께 회전하게 된다.
세척수저장조(220)는 거름판(230)의 하방에 형성되어 거름판(230)을 통과한 세척수가 저장되는 부분이며, 저장된 세척수의 pH 지수를 측정하는 pH센서(221)와 저장된 세척수의 수위를 측정하는 수위센서(222)가 설치된다.
분기밸브(260)는 세척수저장조(220)에 저장된 세척수를 분사노즐(210) 또는 고로슬래그활성화조(500)로 보내기 위해 세척수 이송 경로를 분기시키는 밸브이다.
하부이송벨트(300)는 골재세척부(200)에서 세척된 골재(10)를 받아 다음 경로로 이송시키는 컨베이어벨트로서, 골재세척부(200)의 하부에 위치한다.
제어부(400)는 상부이송벨트(100), 골재세척부(200) 및 하부이송벨트(300)를 제어하는 부분이다.
구체적으로는 먼저 수위센서(222)에서 기준값 이상의 수위가 측정될 때 pH센서(221)에서 측정된 pH지수가 기준값 이상일 경우 분기밸브(260)를 이용하여 세척수저장조(220)에서 고로슬래그활성화조(500)로 이어지는 경로를 개방한다. 이는 고로슬래그 활성화에 적합한 pH지수를 갖는 세척수가 일정량 모아졌을때 이를 고로슬래그 활성화에 이용하기 위하여 세척수저장조(220)로 보내는 것이다. 이 때 pH 기준값은 12가 바람직하다.
한편, 수위센서(222)에서 기준값 이상의 수위가 측정될 때 pH센서(221)에서 측정된 pH지수가 기준값 미달일 경우 분기밸브(260)를 이용하여 세척수저장조(220)에서 분사노즐(210)로 이어지는 경로를 개방하며, 이는 아직 고로슬래그 활성화에 사용하기 부적합하므로 다시 분사노즐(210)에서 분사하여 골재(10)를 세척함으로써 염기성 성분이 더 녹아들게 하기 위함이다.
일정시간내 pH지수가 기준값에 도달하지 않을 경우에는 상부이송벨트(100)의 작동을 멈추고, 분사노즐(210)에서 물 분사를 중단하며, 거름판(230)에 남은 골재를 하부이송벨트(300)로 이동시키기 위해 회전축(250)을 이용하여 거름판(230)을 전방으로 회전시키고, 하부이송벨트(300)를 작동시킨 후, 회전축(250)을 이용하여 거름판(230)을 후방으로 회전시키고 상부이송벨트(100)와 분사노즐(210)을 작동시킨다. 이는 골재(10)에서 염기성 성분이 충분히 씻겨나간 것이므로 세척을 중단하고 다음경로로 이송시키는 것이다.
고로슬래그활성화조(500)는 골재세척부(200)에서 사용된 세척수를 수집하고 결합재 및 잔골재과 혼합하여 고로슬래그를 활성화함으로써 몰탈을 생성시키는 부분으로, 이 때 결합재는 시멘트와 고로슬래그로 구성된다. 이렇게 제조된 몰탈에 굵은골재를 혼합하여 콘크리트를 제조한다.
본 발명에서 세척수 생성에 사용되는 순환골재의 물리적 특성은 다음 표 1과 같다.
| 밀도(g/cm3) | 2.51 | |
| 흡수율(%) | 2.98 | |
| 마모감량(%) | 38 | |
| 조립률(F.M) | 7.43 | |
| 0.08mm체 통과량 시험에서 손실된 양(%) |
0.8 | |
| 알칼리-골재 반응 | 무해 | |
| 점토 덩어리량(%) | 0.15 | |
| 안정성(%) | 10 | |
| 이물질 함유량 | 유기 이물질 | 0.5 |
| 무기 이물질 | 0.4 | |
상기 특성의 순환골재를 본 발명의 장치를 이용하여 세척하였을 때, 세척수에 녹아있는 화학성분들의 양은 다음 표 2와 같다.
| 성분들의 양(㎎/ℓ) | ||||
| 수산화칼슘 | K+ | Na+ | ||
| Ca2+ | OH- | Total | ||
| 103.5 | 48.5 | 200.5 | 30.6 | 15.2 |
다음 표 3은 시멘트의 물리적 특성과 화학적 성분을 나타낸 것이다.
| 종류 | 보통 포틀랜드 시멘트 | ||||
| 분말도(cm2/g) | 3,266 | ||||
| 밀도(g/cm3) | 3.15 | ||||
| 화학적 조성(%) | SiO2 | 20.71 | 화합물 구성 (%) |
C3S | 48.20 |
| Al2O3 | 5.56 | ||||
| C2S | 23.00 | ||||
| Fe2O3 | 3.03 | ||||
| CaO | 62.25 | ||||
| C3A | 9.60 | ||||
| MgO | 3.40 | ||||
| SO3 | 2.50 | ||||
| C4AF | 9.20 | ||||
| L.O.I | 1.42 | ||||
다음 표 4는 고로슬래그의 물리적 특성과 화학적 성분을 나타낸 것이다.
| 종류 | 고로슬래그(제 3종) | |
| 분말도(cm2/g) | 4,350 | |
| 밀도(g/cm3) | 2.9 | |
| 화학적 조성(%) | SiO2 | 34.29 |
| Al2O3 | 13.19 | |
| Fe2O3 | 0.59 | |
| CaO | 42.41 | |
| MgO | 4.11 | |
| SO3 | 2.98 | |
| Na2O | 0.20 | |
| K2O | 0.31 | |
잔골재 및 굵은골재의 물리적 특성은 다음 표 5와 같다.
| 골재 종류 | 최대입경 (mm) |
조립율 (F.M) |
밀도 (g/cm3) |
흡수율 (%) |
단위용적질량 (kg/m3) |
| 잔골재 | 5 | 2.85 | 2.57 | 2.33 | 1,684 |
| 굵은골재 | 25 | 6.80 | 2.68 | 1.32 | 1,694 |
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 상부이송벨트
200 : 골재세척부
210 : 분사노즐
220 : 세척수저장조
221 : pH센서
222 : 수위센서
230 : 거름판
240 : 받침판
250 : 회전축
260 : 분기밸브
300 : 하부이송벨트
400 : 제어부
500 : 고로슬래그활성화조
10 : 골재
200 : 골재세척부
210 : 분사노즐
220 : 세척수저장조
221 : pH센서
222 : 수위센서
230 : 거름판
240 : 받침판
250 : 회전축
260 : 분기밸브
300 : 하부이송벨트
400 : 제어부
500 : 고로슬래그활성화조
10 : 골재
Claims (3)
- 골재를 이송시키는 상부이송벨트(100);
상부이송벨트(100)의 말단에서 골재가 낙하하는 부분에 형성되어 골재에 세척수를 분사하는 골재세척부(200);
골재세척부(200)에서 세척된 골재를 받아 다음 경로로 이송시키는 하부이송벨트(300);
상부이송벨트(100), 골재세척부(200) 및 하부이송벨트(300)를 제어하는 제어부(400);
골재세척부(200)에서 사용된 세척수를 수집하여 몰탈과 혼합하여 고로슬래그를 활성화시키는 고로슬래그활성화조(500);를 포함하고,
상기 골재세척부(200)는
상부이송벨트(100)에서 낙하하는 골재를 향해 하방 및 후방으로 물을 분사하는 분사노즐(210),
상부이송벨트(100)에서 낙하하는 골재 하방에 설치되어 골재는 거르고 골재를 세척한 세척수는 하방으로 통과시키는 거름판(230),
거름판(230)의 하단에 형성되어 거름판(230)에 남은 골재를 하부이송벨트(300)로 옮기기 위해 거름판(230)을 전방으로 회전시키는 회전축(250),
거름판(230)의 하방에 형성되어 거름판(230)을 통과한 세척수가 저장되는 세척수저장조(220),
회전축(250)에 거름판(230)과 함께 결합되어 거름판(230)으로 낙하한 골재가 하부이송벨트(300)로 더 전진하지 않고 거름판(230)에 남아있도록 받치는 받침판(240),
세척수저장조(220)에 저장된 세척수를 분사노즐(210) 또는 고로슬래그활성화조(500)로 보내기 위해 세척수 이송 경로를 분기시키는 분기밸브(260)를 포함하는 것을 특징으로 하는
고로슬래그 활성화용 순환골재 세척수 생성 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 세척수저장조(220)는
저장된 세척수의 pH 지수를 측정하는 pH센서(221),
저장된 세척수의 수위를 측정하는 수위센서(222)를 포함하고,
상기 제어부(400)는
수위센서(222)에서 기준값 이상의 수위가 측정될 때 pH센서(221)에서 측정된 pH지수가 기준값 이상일 경우 분기밸브(260)를 이용하여 세척수저장조(220)에서 고로슬래그활성화조(500)로 이어지는 경로를 개방하고,
수위센서(222)에서 기준값 이상의 수위가 측정될 때 pH센서(221)에서 측정된 pH지수가 기준값 미달일 경우 분기밸브(260)를 이용하여 세척수저장조(220)에서 분사노즐(210)로 이어지는 경로를 개방하며,
일정시간내 pH지수가 기준값에 도달하지 않을 경우 상부이송벨트(100)의 작동을 멈추고, 분사노즐(210)에서 물 분사를 중단하며, 거름판(230)에 남은 골재를 하부이송벨트(300)로 이동시키기 위해 회전축(250)을 이용하여 거름판(230)을 전방으로 회전시키고, 하부이송벨트(300)를 작동시킨 후, 회전축(250)을 이용하여 거름판(230)을 후방으로 회전시키고 상부이송벨트(100)와 분사노즐(210)을 작동시키는 것을 특징으로 하는
고로슬래그 활성화용 순환골재 세척수 생성 장치. - 삭제
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