KR102014679B1 - Preparing method of artificial aggregate using inorganic sludge - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐기물의 종류별 재활용 가능 유형 중 사업장 일반폐기물인 무기성 슬러지를 재활용하여 인공골재를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing artificial aggregate by recycling the inorganic sludge which is general waste of the workplace among the recyclable types by type of waste.
무기성 슬러지는 폐기물 관리법 시행규칙 별표 5의 2 제2호에 따라 재활용이 가능하다.Inorganic sludge can be recycled in accordance with Annex 5,
다양한 무기성 슬러지 중에서 적니(赤泥, red mud)는 수산화알루미늄/알루미나(Al(OH)3/Al2O3) 제조공정인 베이어 공정(Bayer process)에서 보오크사이트(bauxite)의 반응 후 부산물로 발생되는 산업폐기물이다. Among various inorganic sludges, red mud is a by-product after the reaction of bauxite in the Bayer process, which is an aluminum hydroxide / alumina (Al (OH) 3 / Al 2 O 3 ) manufacturing process. Industrial waste generated by
현재 우리나라에서는 1993년 대불공단에 Al(OH)3/Al2O3 제조공장이 착공된 이후 연간 200,000톤 이상의 적니가 발생되고 있다.Currently, in 1993, more than 200,000 tons of red mud have been generated since the Al (OH) 3 / Al 2 O 3 manufacturing plant was started in Daebul Industrial Complex.
적니에는 주성분인 Fe2O3, Al2O3, 및 SiO2 이외에 TiO2, Na2O, 및 CaO 등이 함유되어 있으며, 현재 토목건축용 재료, 페인트용 색상 안료 및 중금속 흡착제 등으로 재활용되고 있다.Red mud contains TiO 2 , Na 2 O, and CaO in addition to the main components Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , and SiO 2 , and is currently being recycled as civil engineering materials, color pigments for paints and heavy metal adsorbents. .
적니는 pH가 높은 알칼리성 무기폐기물로서 매립 처분 시 주변생태계에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다.Red mud is an alkaline inorganic waste with high pH and is known to adversely affect the surrounding ecosystem at disposal.
그러나, 재활용 규정 또는 적니의 특성으로 인해 재활용 실적이 상대적으로 미미한 실정이다.However, due to the nature of recycling regulations or red mud, the recycling performance is relatively insignificant.
본 발명의 목적은 건설용 인공골재 등에서 요구하는 압축강도를 발현함과 동시에 무기성 슬러지를 재활용하여 경제성을 수반한 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a method for producing artificial aggregate using inorganic sludge with economical efficiency by expressing the compressive strength required by artificial aggregate for construction and recycling inorganic sludge.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 보오크사이트 잔재물, 무기성 슬러지, 규조토, 혼화제, 및 시멘트를 각각의 호퍼에 분류하여 저장한 후 상기 저장된 보오크사이트 잔재물 및 무기성 슬러지를 호퍼에서 배출하고 이송하여 분쇄하는 단계; 상기 저장된 규조토, 혼화제, 및 시멘트를 순차적으로 호퍼에서 배출하고 분쇄된 보오크사이트 잔재물 및 무기성 슬러지와 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계; 상기 혼합물을 이송한 후 물과 혼합하여 슬러리를 생성하는 단계; 상기 슬러리를 압출하고 성형한 후 세단하는 단계; 및 상기 세단된 성형체를 이송하여 원통형 성형기로 투입한 후 건조시켜 구형의 골재 형태로 제조하는 단계를 포함하는, 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention classifies and stores the bauxite residue, inorganic sludge, diatomaceous earth, admixture, and cement in each hopper and then discharges the stored bauxite residue and inorganic sludge from the hopper. Conveying and grinding; Sequentially discharging the stored diatomaceous earth, admixture, and cement from the hopper and mixing with pulverized bauxite residue and inorganic sludge to form a mixture; Conveying the mixture and mixing with water to produce a slurry; Extruding and molding the slurry and then sintering; And it provides a method for producing artificial aggregate using inorganic sludge, comprising the step of transporting the cut molded body is introduced into a cylindrical molding machine and dried to form a spherical aggregate.
본 발명에 따른 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법을 이용하여 제조된 인공골재의 경우, 무기성 폐기물(슬러지)에서 제한하는 유해성분이 허용치 이하로 조절이 가능하며, 또한 건설 자재에서 요구하는 압축강도를 발현할 수 있다.In the case of the artificial aggregate manufactured by using the artificial aggregate manufacturing method using the inorganic sludge according to the present invention, the harmful components limited in the inorganic waste (sludge) can be adjusted to below the allowable value, and also the compressive strength required by the construction material. Can be expressed.
도 1은 보오크사이트 적니 및 유해물질 성분표를 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 구현예인 보오크사이트 적니, 폐수 슬러지, 정수 슬러지, 및 실리콘 공정 슬러지를 재활용하여 골재를 제조하는 일련의 공정을 나타낸 도면; 및
도 3은 보오크사이트 적니, 폐수 슬러지, 정수 슬러지, 및 실리콘 공정 슬러지를 재활용하여 제조된 골재 및 성형품을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the bauxite red mud and harmful substance components table;
2 is a view showing a series of processes for producing aggregate by recycling the bauxite red mud, wastewater sludge, purified water sludge, and silicon process sludge which is one embodiment of the present invention; And
3 is a view showing aggregates and molded articles prepared by recycling bauxite red mud, wastewater sludge, purified water sludge, and silicon process sludge.
이하, 본 발명인 무기성 슬러지를 재활용한 인공골재 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the method for producing artificial aggregate recycled inorganic sludge of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 발명자들은 보오크사이트 잔재물을 재활용하여 인공골재를 제조하는 방법에 대해 연구개발 하던 중, 무기성 슬러지(폐수 슬러지, 정수 슬러지, 폐분진, 실리콘 공정 슬러지 등을 포함), 시멘트, 규조토, 혼화제, 및 물의 함량을 조절함으로써 무기성 폐기물(슬러지)에서 제한하는 유해성분을 조절할 수 있고, 또한 건설 자재에서 요구하는 압축강도를 발현할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention while researching and developing a method for producing artificial aggregate by recycling the bauxite residue, inorganic sludge (including wastewater sludge, purified water sludge, waste dust, silicon process sludge, etc.), cement, diatomaceous earth, The present invention has been completed by finding that it is possible to control harmful components limited in inorganic waste (sludge) by controlling the admixture and the content of water, and also to express the compressive strength required in construction materials.
본 발명은 보오크사이트 잔재물, 무기성 슬러지, 규조토, 혼화제, 및 시멘트를 각각의 호퍼에 분류하여 저장한 후 상기 저장된 보오크사이트 잔재물 및 무기성 슬러지를 호퍼에서 배출하고 이송하여 분쇄하는 단계; 상기 저장된 규조토, 혼화제, 및 시멘트를 순차적으로 호퍼에서 배출하고 분쇄된 보오크사이트 잔재물 및 무기성 슬러지와 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계; 상기 혼합물을 이송한 후 물과 혼합하여 슬러리를 생성하는 단계; 상기 슬러리를 압출하고 성형한 후 세단하는 단계; 및 상기 세단된 성형체를 이송하여 원통형 성형기로 투입한 후 건조시켜 구형의 골재 형태로 제조하는 단계를 포함하는, 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of sorting and storing the bauxite residue, inorganic sludge, diatomaceous earth, admixture, and cement in each hopper and then discharging and transporting the stored bauxite residue and inorganic sludge from the hopper; Sequentially discharging the stored diatomaceous earth, admixture, and cement from the hopper and mixing with pulverized bauxite residue and inorganic sludge to form a mixture; Conveying the mixture and mixing with water to produce a slurry; Extruding and molding the slurry and then sintering; And it provides a method for producing artificial aggregate using inorganic sludge, comprising the step of transporting the cut molded body is introduced into a cylindrical molding machine and dried to form a spherical aggregate.
상기 보오크사이트 잔재물은 Al2O3 15 내지 20 중량%, SiO2 10 내지 15 중량%, Fe2O3 20 내지 30 중량%, Na2O 5 내지 10 중량%, 및 CaO 15 내지 20 중량%로 이루어진 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The bauxite residue is 15 to 20% by weight of Al 2 O 3 , 10 to 15% by weight of SiO 2 , 20 to 30% by weight of Fe 2 O 3 , 5 to 10% by weight of Na 2 O, and 15 to 20% by weight of CaO. It may be made of, but is not limited thereto.
상기 무기성 슬러지는 폐수 슬러지, 정수 슬러지, 폐분진, 실리콘 공정 슬러지, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The inorganic sludge may be composed of wastewater sludge, purified water sludge, waste dust, silicon process sludge, or a combination thereof, but is not limited thereto.
상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트 또는 조강 시멘트 중 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The cement may be any one of portland cement or crude steel cement, but is not limited thereto.
상기 혼화제는 전분(Starch), 점토(Clay), 또는 이들의 조합으로 이루어진 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The admixture may be made of starch, clay, or a combination thereof, but is not limited thereto.
상기 혼화제는 전분(Starch)과 점토(Clay)가 1 : (1 ~ 5)의 중량비율로 혼합된 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The admixture may be a mixture of starch and clay in a weight ratio of 1: 1 to 5, but is not limited thereto.
상기 분쇄된 보오크사이트 잔재물 및 무기성 슬러지는 평균 직경이 0.1 내지 0.5 mm일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The pulverized bauxite residue and inorganic sludge may have an average diameter of 0.1 to 0.5 mm, but is not limited thereto.
상기 슬러리는 보오크사이트 잔재물 20 내지 30 중량%, 무기성 슬러지 30 내지 50 중량%, 시멘트 10 내지 30 중량%, 규조토 1 내지 10 중량%, 혼화제 1 내지 5 중량%, 및 물 1 내지 10 중량%로 이루어진 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The slurry is 20-30% by weight of bauxite residue, 30-50% by weight inorganic sludge, 10-30% by weight cement, 1-10% by weight diatomaceous earth, 1-5% by weight admixture, and 1-10% by weight water. It may be made of, but is not limited thereto.
상기 슬러리는 5000 내지 10000 cps의 점도를 가지는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The slurry may be one having a viscosity of 5000 to 10000 cps, but is not limited thereto.
상기 슬러리를 압출하고 성형한 후 세단하는 단계는 슬러리를 5 mm 내지 20 mm의 직경을 갖는 압출기에 투입하여 압출하고 성형하여 길이방향으로 5 mm 내지 20 mm로 세단하는 단계일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.After extruding and molding the slurry, the step of cutting may be a step of cutting the slurry into an extruder having a diameter of 5 mm to 20 mm, extruding and molding and cutting the slurry to a length of 5 mm to 20 mm in length, but is not limited thereto. It is not.
상기 구형의 골재 형태로 제조하는 단계는 세단된 성형체를 이송하여 원통형 성형기로 투입한 후 100 내지 200℃로 건조시켜 구형의 골재 형태로 제조하는 단계일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The manufacturing of the spherical aggregate may be performed by transferring the sintered molded body into a cylindrical molding machine and then drying at 100 to 200 ° C. to prepare the spherical aggregate into a spherical aggregate, but is not limited thereto.
이하, 하기 실시예에 의해 본 발명인 무기성 슬러지를 재활용한 인공골재 제조방법을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a method for producing artificial aggregate recycled inorganic sludge according to the present invention will be described in more detail. However, the present invention is not limited by these examples.
<< 실시예Example 1> 무기성 1> inorganic 슬러지를Sludge 재활용한 인공골재의 제조 Manufacture of recycled artificial aggregate
보오크사이트 잔재물(Al2O3 17 중량%, SiO2 14 중량%, Fe2O3 25 중량%, Na2O 6 중량%, 및 CaO 18 중량%를 포함), 무기성 슬러지(PTU 폐분진, 정수처리 슬러지, 실리콘 공정 슬러지, 및 폐수처리 슬러지의 혼합 중량비율= 1 : 1 : 1 : 1), 규조토(SiO2 50% 이상 함유), 혼화제(전분(Starch)과 도자기용 점토(Clay)의 혼합 중량비율= 1 : 3), 및 시멘트(포틀랜드 시멘트)를 각각의 호퍼에 분류하여 저장하였다. Bauxite residue (including 17 wt% Al 2 O 3 , 14 wt% SiO 2 , 25 wt% Fe 2 O 3 , 6 wt% Na 2 O, and 18 wt% CaO), inorganic sludge (PTU waste dust) , water treatment sludge, silicon process sludge, and waste water treatment mixing weight ratio = 1 of sludge: 1: 1: 1), diatomaceous earth (SiO 2 containing not less than 50%), admixture (starch (starch) and porcelain clay (clay) for The mixed weight ratio of 1: 3), and cement (portland cement) were classified and stored in each hopper.
이후, 보오크사이트 잔재물, 및 무기성 슬러지를 호퍼에서 배출하고 이송하여 5 mm ~ 10 mm 크기로 롤타입 분쇄한 후(1차 분쇄), 1차 분쇄된 보오크사이트 잔재물, 및 무기성 슬러지를 0.1 mm ~ 0.5 mm 크기로 미분쇄(해머타입, 2차 분쇄)하였다.Thereafter, the bauxite residue and inorganic sludge are discharged from the hopper and transported, and then roll-type pulverized to a size of 5 mm to 10 mm (primary pulverization), and then the primary pulverized bauxite residue and inorganic sludge are Grinding (hammer type, secondary grinding) to the size of 0.1 mm to 0.5 mm.
저장된 규조토, 혼화제, 및 시멘트를 순차적으로 호퍼에서 배출하고 분쇄된 보오크사이트 잔재물, 및 무기성 슬러지와 혼합하여 혼합물을 생성하였다.The stored diatomaceous earth, admixture, and cement were sequentially discharged from the hopper and mixed with the pulverized bauxite residue and inorganic sludge to form a mixture.
혼합물을 이송한 후 물과 혼합하여 슬러리를 생성하였고, 슬러리의 조성은 하기와 같다.The mixture was transferred and then mixed with water to form a slurry, and the composition of the slurry is as follows.
- 보오크사이트 잔재물: 20 내지 30 중량%Bauxite residue: 20 to 30% by weight
- 무기성 슬러지: 30 내지 50 중량%Inorganic sludge: 30-50% by weight
- 시멘트: 10 내지 30 중량%Cement: 10 to 30% by weight
- 규조토: 1 내지 10 중량%Diatomaceous earth: 1 to 10% by weight
- 혼화제: 1 내지 5 중량%Admixture: 1 to 5% by weight
- 물: 1 내지 10 중량%Water: 1 to 10% by weight
슬러리를 5 mm 내지 20 mm의 직경을 갖는 압출기에 투입하여 압출하고 성형하여 길이방향으로 5 mm 내지 20 mm로 세단하였다.The slurry was fed into an extruder having a diameter of 5 mm to 20 mm, extruded and molded to be cut into lengths of 5 mm to 20 mm in the longitudinal direction.
세단된 성형체를 이송하여 원통형 성형기로 투입한 후 100 내지 200℃로 건조시킴으로써 초기 양생이 완료되어 구형의 골재 형태로 제조하였다.After the sintered molded body was transferred to a cylindrical molding machine and dried at 100 to 200 ° C., initial curing was completed to prepare a spherical aggregate.
<실험예 1> 유해성분 검출Experimental Example 1 Detection of Hazardous Components
실시예 1에 따라 제조된 인공골재의 유해물질 검출 측정실험을 수행하였다.Measurement experiments for detection of harmful substances of the artificial aggregate prepared according to Example 1.
구체적으로, 유해물질 검출 측정은 휴대용 형광X-선 분석기를 이용하여 시행하였다.Specifically, the hazardous substance detection measurement was performed using a portable fluorescence X-ray analyzer.
실시예 1에 따라 제조된 인공골재에 함유된 유해물질을 농도로서 나타내었고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Toxic substances contained in the artificial aggregate prepared according to Example 1 were shown as concentrations, and the results are shown in Table 1 below.
상기 표 1을 참조하면, 인공골재에 함유된 유해물질은 공정시험기준을 충족할 수 있는 바, 친환경적인 건설 자재임을 확인하였다.Referring to Table 1, the hazardous substances contained in the artificial aggregate was able to meet the process test criteria, it was confirmed that the environmentally friendly construction materials.
<실험예 2> 압축강도 측정Experimental Example 2 Measurement of Compressive Strength
실시예 1에 따라 제조된 인공골재의 압축강도를 측정하였다.The compressive strength of the artificial aggregate prepared according to Example 1 was measured.
구체적으로, 콘크리트 강도 시험방법의 비파괴 시험방법 기준에 부합하는 초음파속도법을 이용하여 다음과 같이 일축압축강도(Kg/cm2)를 계산하였다.Specifically, uniaxial compressive strength (Kg / cm 2 ) was calculated using the ultrasonic velocity method that meets the nondestructive testing method criteria of the concrete strength test method.
[수학식 1][Equation 1]
Co = 66.039 exp(0.000578598 × Vp)Co = 66.039 exp (0.000578598 × Vp)
[수학식 2][Equation 2]
Co = 82.23 exp(0.000422 × Vp)Co = 82.23 exp (0.000422 × Vp)
상기 표 2를 참조하면, 수학식 1 및 수학식 2로 측정된 일축압축강도(Co)를 통해 실시예 1에 따라 제조된 인공골재는 건설용 자재로 적용이 가능한 물성을 지님을 확인하였다. Referring to Table 2, it was confirmed that the artificial aggregate manufactured according to Example 1 through the uniaxial compressive strength (Co) measured by the equations (1) and (2) has properties that can be applied as a construction material.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this, The person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
Claims (10)
상기 저장된 규조토, 혼화제, 및 시멘트를 순차적으로 호퍼에서 배출하고 분쇄된 보오크사이트 잔재물 및 무기성 슬러지와 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계;
상기 혼합물을 이송한 후 물과 혼합하여 슬러리를 생성하는 단계;
상기 슬러리를 압출하고 성형한 후 세단하는 단계; 및
상기 세단된 성형체를 이송하여 원통형 성형기로 투입한 후 건조시켜 구형의 골재 형태로 제조하는 단계; 를 포함하며,
상기 슬러리는 보오크사이트 잔재물 20 내지 30 중량%, 무기성 슬러지 30 내지 50 중량%, 시멘트 10 내지 30 중량%, 규조토 1 내지 10 중량%, 혼화제 1 내지 5 중량%, 및 물 1 내지 10 중량%로 이루어지고,
상기 보오크사이트 잔재물은 Al2O3 15 내지 20 중량%, SiO2 10 내지 15 중량%, Fe2O3 20 내지 30 중량%, Na2O 5 내지 10 중량%, 및 CaO 15 내지 20 중량%로 이루어지며, 상기 무기성 슬러지는 폐분진, 정수처리 슬러지, 폐수처리 슬러지 및 실리콘공정 슬러지의 조합으로 이루어지고, 상기 혼화제는 전분(Starch) 및 점토(Clay)의 조합으로, 상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트로 이루어진 것을 특징으로 하는, 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법.Classifying and storing the bauxite residue, inorganic sludge, diatomaceous earth, admixture, and cement in each hopper, and then discharging and transporting the stored bauxite residue and inorganic sludge from the hopper;
Sequentially discharging the stored diatomaceous earth, admixture, and cement from the hopper and mixing with pulverized bauxite residue and inorganic sludge to form a mixture;
Conveying the mixture and mixing with water to produce a slurry;
Extruding and molding the slurry and then sintering; And
Transferring the sintered molded body into a cylindrical molding machine and then drying it to produce a spherical aggregate; Including;
The slurry is 20-30% by weight of bauxite residue, 30-50% by weight inorganic sludge, 10-30% by weight cement, 1-10% by weight diatomaceous earth, 1-5% by weight admixture, and 1-10% by weight water. Made up of
The bauxite residue is 15 to 20% by weight of Al 2 O 3 , 10 to 15% by weight of SiO 2 , 20 to 30% by weight of Fe 2 O 3 , 5 to 10% by weight of Na 2 O, and 15 to 20% by weight of CaO. The inorganic sludge is composed of a combination of waste dust, water treatment sludge, wastewater treatment sludge and silicon process sludge, and the admixture is a combination of starch and clay, and the cement is portland cement. Characterized in that, artificial aggregate production method using inorganic sludge.
상기 분쇄된 보오크사이트 잔재물 및 무기성 슬러지는,
평균 직경이 0.1 내지 0.5 mm인 것을 특징으로 하는, 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법.The method according to claim 1,
The pulverized bauxite residue and inorganic sludge,
Method for producing artificial aggregate using inorganic sludge, characterized in that the average diameter is 0.1 to 0.5 mm.
상기 슬러리는,
5000 내지 10000 cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는, 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법.The method according to claim 1,
The slurry is,
Method for producing artificial aggregate using inorganic sludge, characterized in that having a viscosity of 5000 to 10000 cps.
상기 슬러리를 압출하고 성형한 후 세단하는 단계는,
슬러리를 5 mm 내지 20 mm의 직경을 갖는 압출기에 투입하여 압출하고 성형하여 길이방향으로 5 mm 내지 20 mm로 세단하는 것을 특징으로 하는, 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법.The method according to claim 1,
After extruding and molding the slurry, the step of sintering,
Injecting the slurry into an extruder having a diameter of 5 mm to 20 mm extruded and molded to cut into 5 mm to 20 mm in the longitudinal direction, artificial aggregate production method using inorganic sludge.
상기 구형의 골재 형태로 제조하는 단계는,
세단된 성형체를 이송하여 원통형 성형기로 투입한 후 100 내지 200℃로 건조시켜 구형의 골재 형태로 제조하는 것을 특징으로 하는, 무기성 슬러지를 이용한 인공골재 제조방법.The method according to claim 1,
The manufacturing step of the spherical aggregate form,
Transferring the sintered molded body is introduced into a cylindrical molding machine and dried at 100 to 200 ℃ to produce a spherical aggregate form, characterized in that the artificial aggregate manufacturing method using inorganic sludge.
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