KR102204139B1 - Non-cement binder composition and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 구현예에 따른 무시멘트계 결합재 조성물은 리튬 잔사, 및 알카리 자극제를 포함하는 무시멘트계 결합재 조성물이되, 상기 리튬 잔사의 입도는 0.075mm 이하이다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따른 무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법은 리튬 잔사를 준비하는 단계, 상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계, 및 상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계는 상기 리튬 잔사의 입도를 0.075mm 이하로 조절하는 것이다.
The cementless binder composition according to an embodiment of the present invention is a cementless binder composition comprising a lithium residue and an alkali stimulating agent, and the particle size of the lithium residue is 0.075mm or less.
A method for preparing a cementless binder composition according to another embodiment of the present invention includes preparing a lithium residue, adjusting a particle size of the lithium residue, and mixing the lithium residue with an alkali stimulating agent, and the lithium The step of adjusting the particle size of the residue is to adjust the particle size of the lithium residue to 0.075mm or less.

Description

무시멘트계 결합재 조성물, 및 이의 제조 방법{NON-CEMENT BINDER COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}Cementless binder composition, and manufacturing method thereof TECHNICAL FIELD [Non-CEMENT BINDER COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 무시멘트계 결합재 조성물, 및 무시멘트계 결합재 조성물의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 리튬 잔사를 활용한 무시멘트계 결합재 조성물, 및 무시멘트계 결합재 조성물의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cementless binder composition, and a method for producing a cementless binder composition. More specifically, it relates to a cementless binder composition using a lithium residue, and a method of manufacturing a cementless binder composition.

일반적으로 사용하는 시멘트는 반응성 칼슘실리케이트 및 알루미네이트상을 생성시키기 위해 석회석을 고온에서 분해시키는 소성 공정을 거치는데, 이 과정에서 다량의 이산화탄소를 배출하게 되어 온실 가스 배출 주요 요인으로 지적되고 있다. 이뿐만 아니라, 석회석 천연자원의 고갈, 킬른 운용에 따른 미세 먼지 등의 대기 유입, 6가 크롬 등을 함유하고 있어 수질 및 토양 오염 문제를 내포하고 있다. Cement generally used undergoes a sintering process in which limestone is decomposed at high temperature to produce reactive calcium silicate and aluminate phases. In this process, a large amount of carbon dioxide is emitted, which is pointed out as a major factor in greenhouse gas emission. In addition, the depletion of natural resources of limestone, the inflow of fine dust from the kiln operation, and the like, contain hexavalent chromium, which poses water and soil pollution problems.

무시멘트계 결합재는 킬른을 이용하는 소성단계가 생략되어 이산화탄소 배출 문제뿐 만 아니라 천연 자원의 고갈, 대기 오염, 및 중금속 등의 문제를 해결할 수 있어 환경 보호를 위해 종래 시멘트를 대체하기 위한 방안으로 연구가 활발히 진행 중에 있다. Cementless binders can solve problems such as depletion of natural resources, air pollution, and heavy metals as well as carbon dioxide emissions by omitting the firing step using a kiln, so research is actively being conducted as a way to replace conventional cement for environmental protection. In progress.

리튬 광석에서 리튬을 추출하는 공정에서 발생되는 리튬 잔사를 활용한 무시멘트 결합재 조성물, 및 무시멘트 결합재 제조방법을 제공한다. It provides a cementless binder composition using a lithium residue generated in a process of extracting lithium from lithium ore, and a method of manufacturing a cementless binder.

본 발명의 일 구현예에 따른 무시멘트계 결합재 조성물은, 리튬 잔사, 및 알카리 자극제를 포함하는 무시멘트계 결합재 조성물이다. The cementless binder composition according to an embodiment of the present invention is a cementless binder composition comprising a lithium residue and an alkali stimulating agent.

상기 리튬 잔사의 입도는 0.075mm 이하인 것일 수 있다. The particle size of the lithium residue may be 0.075mm or less.

상기 결합재 조성물 100중량%에 대해, 상기 알카리 자극제 5 내지 15중량%인 것일 수 있다. With respect to 100% by weight of the binder composition, the alkali stimulating agent may be 5 to 15% by weight.

상기 리튬 잔사는, 리튬 잔사 100중량%에 대해, 알루미노실리케이트 성분이 80중량% 이상인 것일 수 있다. The lithium residue may have an aluminosilicate component of 80% by weight or more based on 100% by weight of the lithium residue.

상기 알카리 자극제는 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH), 수산화칼륨(Potassium hydroxide, KOH), 메타규산나트륨 (Sodium metasilicate, Na2SiO3), 수산화칼슘(Calcium hydroxide, Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, Mg(OH)2), 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 것일 수 있다. The alkali stimulating agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), magnesium hydroxide ( Magnesium hydroxide, Mg(OH) 2 ), and may be selected from the group consisting of a mixture thereof.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법은, 리튬 잔사를 준비하는 단계, 상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계, 및 상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계를 포함한다.A method of preparing a cementless binder composition according to another embodiment of the present invention includes preparing a lithium residue, adjusting a particle size of the lithium residue, and mixing the lithium residue with an alkali stimulating agent.

상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계는 상기 리튬 잔사의 입도를 0.075mm 이하로 조절하는 것일 수 있다. Adjusting the particle size of the lithium residue may be adjusting the particle size of the lithium residue to 0.075 mm or less.

상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계 이전에, 상기 리튬 잔사를 수세하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다. Before the step of adjusting the particle size of the lithium residue, washing the lithium residue with water may be further included.

상기 리튬 잔사를 수세하는 단계에 의해 리튬 잔사의 pH가 중성 범위로 조절되는 것일 수 있다. The pH of the lithium residue may be adjusted to a neutral range by washing the lithium residue with water.

상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계는 리튬 잔사와 알카리 자극제 혼합물 100중량% 기준으로 상기 알카리 자극제 5 내지 15중량%를 리튬 잔사와 혼합하는 것일 수 있다. The mixing of the lithium residue and the alkali stimulating agent may include mixing 5 to 15% by weight of the alkali stimulating agent with the lithium residue based on 100% by weight of the lithium residue and the alkali stimulating agent mixture.

상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계에서 상기 알카리 자극제는 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH), 수산화칼륨(Potassium hydroxide, KOH), 메타규산나트륨 (Sodium metasilicate, Na2SiO3), 수산화칼슘(Calcium hydroxide, Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, Mg(OH)2), 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 것일 수 있다. In the step of mixing the lithium residue and an alkali stimulating agent, the alkali stimulating agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), calcium hydroxide (Calcium hydroxide). , Ca (OH) 2 ), magnesium hydroxide (Magnesium hydroxide, Mg (OH) 2 ), and may be selected from the group consisting of a mixture thereof.

상기 리튬 잔사를 준비하는 단계에서 상기 리튬 잔사는 리튬 잔사 100중량%에 대해, 알루미노실리케이트 성분이 80중량% 이상 포함하는 것일 수 있다. In the step of preparing the lithium residue, the lithium residue may contain 80% by weight or more of an aluminosilicate component based on 100% by weight of the lithium residue.

상기 리튬 잔사를 준비하는 단계에서 상기 리튬 잔사는 리튬 함유 광석으로부터 리튬을 추출하고 난 후, 수득되는 잔여물인 것일 수 있다. In the step of preparing the lithium residue, the lithium residue may be a residue obtained after lithium is extracted from the lithium-containing ore.

상기 리튬 잔사를 준비하는 단계는 리튬 함유 광석을 열처리하는 단계, 상기 열처리된 리튬 함유 광석을 분쇄하는 단계, 상기 분쇄된 리튬 함유 광석 내의 리튬 성분을 황산리튬으로 석출하는 단계, 상기 황산리튬을 물에 침출시키는 단계, 및 고액 분리에 의해 리튬 잔사를 수득하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. Preparing the lithium residue may include heat-treating a lithium-containing ore, pulverizing the heat-treated lithium-containing ore, depositing a lithium component in the pulverized lithium-containing ore as lithium sulfate, and adding the lithium sulfate to water. It may include a step of leaching, and obtaining a lithium residue by solid-liquid separation.

본 발명의 일 실시예에 의한 무시멘트 결합재 조성물은 리튬 광석에서 리튬을 추출하는 공정에서 발생하는 리튬 잔사를 활용하여 기존 시멘트를 대체할 수 있는 무시멘트계 결합재 조성물 제조함으로써, 부산물 재활용 방안을 제공할 수 있고, 시멘트 제조시 발생하는 다량의 이산화탄소 배출 문제, 천연 자원 고갈, 대기오염, 및 중금속 문제 등을 해결할 수 있다. The cementless binder composition according to an embodiment of the present invention can provide a by-product recycling method by manufacturing a cementless binder composition that can replace existing cement by using lithium residues generated in the process of extracting lithium from lithium ore. In addition, it is possible to solve problems such as emission of large amounts of carbon dioxide, depletion of natural resources, air pollution, and heavy metal problems that occur during cement manufacturing.

도 1은 리튬 광석의 열처리, 황산배소, 수침출 공정에서 광물의 결정구조 전이 및 리튬 잔사의 결정구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 수침출 후 고액분리 공정에서 발생되는 리튬 잔사의 XRD분석결과를 나타낸 것이다.
도 3은 수침출 후 고액분리 공정에서 발생되는 리튬 잔사의 입도분포를 나타낸 것이다.
1 is a diagram showing a crystal structure transition of a mineral and a crystal structure of a lithium residue in a heat treatment of lithium ore, sulfuric acid roasting, and water leaching.
2 shows the XRD analysis results of lithium residues generated in a solid-liquid separation process after water leaching.
3 shows the particle size distribution of lithium residues generated in a solid-liquid separation process after water leaching.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서, 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.In this specification, the terminology used is only for referring to specific embodiments, and is not intended to limit the invention. Singular forms as used herein also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of “comprising” as used in the specification specifies a specific characteristic, region, integer, step, action, element and/or component, and the presence of another characteristic, region, integer, step, action, element and/or component, or It does not exclude additions. Also, the singular form includes the plural form unless specifically stated in the text.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" or "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above" but also the case where there is another part in the middle. In addition, throughout the specification, the term "on" means that it is positioned above or below the target portion, and does not necessarily mean that it is positioned above the direction of gravity.

여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다. 예를 들어, 혼합은 배합과 동일한 의미로 사용된다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in a commonly used dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal meaning unless defined. For example, mixing is used interchangeably with compounding.

따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.Therefore, in some embodiments, well-known techniques have not been described in detail in order to avoid obscuring interpretation of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

일반적으로, 무시멘트 결합재라고 하는것은 시멘트의 구성성분인 C2S, C3S, C4AF, C3A성분등은 함유하고 있지 않지만 금속 알카리 성분에 의해 활성화 반응을 일으켜 결합재 성질을 가지는 물질을 말한다.In general, cementless binders do not contain C2S, C3S, C4AF, and C3A components, which are components of cement, but they are substances that have the properties of a binder by causing an activation reaction by a metallic alkali component.

본 발명의 일 구현예에 따른 무시멘트계 결합재 조성물은 리튬 잔사, 및 알카리 자극제를 포함한다. The cementless binder composition according to an embodiment of the present invention includes a lithium residue and an alkali stimulating agent.

본 발명의 다른 일 구현예에 따른 무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법은 리튬 잔사를 준비하는 단계, 상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계, 및 상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계를 포함한다. A method of preparing a cementless binder composition according to another embodiment of the present invention includes preparing a lithium residue, adjusting a particle size of the lithium residue, and mixing the lithium residue with an alkali stimulating agent.

상기 리튬 잔사를 준비하는 단계는 리튬 잔사는 리튬 함유 광석으로부터 리튬을 추출하고 난 후, 고액 분리에 의해 잔여물을 수득하는 것일 수 있다. In the step of preparing the lithium residue, lithium is extracted from the lithium-containing ore, and then the residue is obtained by solid-liquid separation.

구체적으로, 상기 리튬 잔사를 준비하는 단계는 수득되는 잔여물인 리튬 함유 광석을 열처리하는 단계, 상기 열처리된 리튬 함유 광석을 분쇄하는 단계, 상기 분쇄된 리튬 함유 광석 내의 리튬 성분을 황산리튬으로 석출하는 단계, 상기 황산리튬을 물에 침출시키는 단계, 및 고액 분리에 의해 리튬 잔사를 수득하는 단계를 포함할 수 있다. Specifically, the step of preparing the lithium residue may include heat-treating the obtained residue lithium-containing ore, pulverizing the heat-treated lithium-containing ore, and depositing a lithium component in the pulverized lithium-containing ore as lithium sulfate , Leaching the lithium sulfate into water, and obtaining a lithium residue by solid-liquid separation.

도 1은 리튬 광석의 열처리, 황산배소, 수침출 공정에 있어서 광물의 결정구조 전이 및 리튬잔사의 결정구조를 나타낸다. 1 shows the crystal structure transition of minerals and the crystal structure of lithium residues in heat treatment of lithium ore, sulfuric acid roasting, and water leaching.

리튬 광석의 주 광물상인 Spodumene (Li2O Al2O3 4SiO2, LiAl2Si2O6)이 황산 배소공정에 의해 광석의 Li+ 이온 자리에 황산으로부터 해리된 H+ 이온이 이온교환 되고, 이온 교환된 Li+ 이온이 해리된 SO4 2- 이온과 결합, 석출반응 진행으로 Li2SO4로 석출되며, 그 후 수침출 공정에서 수용성인 Li2SO4는 물에 침출된다.Spodumene (Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 , LiAl 2 Si 2 O 6 ), the main mineral phase of lithium ore, is dissociated from sulfuric acid at the Li + ion site of the ore by the sulfuric acid roasting process. The exchanged Li + ions are bonded to the dissociated SO 4 2- ions and precipitated as Li 2 SO 4 by the progress of the precipitation reaction, and then water-soluble Li 2 SO 4 is leached into water in the water leaching process.

반면 나머지 구성 성분인 Al2O3와 SiO2 는 Aluminosilicate(Al2O3 4SiO2, AlSi2O6) 고체 화합물 형태로 리튬 잔사 내에 잔류하게 된다. On the other hand, the remaining components, Al 2 O 3 and SiO 2 , remain in the lithium residue in the form of aluminosilicate (Al 2 O 3 4SiO 2 , AlSi 2 O 6 ) solid compounds.

상기 리튬 잔사는 리튬 잔사 100중량%에 대해, 알루미노실리케이트 화합물을 80중량% 이상 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 80 내지 95중량%, 80 내지 90 중량%, 80 내지 87 중량%, 또는 80 내지 85 중량%인 것일 수 있다. 상기 알루미노실리케이트 화합물은 잠재 수경성을 발현시키는 물질이다. 알루미노실리케이트 화합물의 함량이 너무 적은 경우 잠재 수경성 발현이 어렵고, 결합재로서의 적절한 강도를 확보할 수 없다. The lithium residue may include 80% by weight or more of an aluminosilicate compound based on 100% by weight of the lithium residue. Specifically, it may be 80 to 95% by weight, 80 to 90% by weight, 80 to 87% by weight, or 80 to 85% by weight. The aluminosilicate compound is a substance that exhibits latent hydraulicity. When the content of the aluminosilicate compound is too small, it is difficult to develop latent hydraulicity, and it is not possible to secure an appropriate strength as a binder.

도 2는 수침출 후 고액분리 공정에서 발생되는 리튬 잔사의 XRD 분석결과를 나타낸 것이다. 2 shows the XRD analysis results of lithium residues generated in a solid-liquid separation process after water leaching.

표 1은 수침출 후 고액분리 공정에서 발생되는 리튬 잔사의 XRF 분석에 따른 구성성분 및 함량을 나타낸 것이다. Table 1 shows the components and contents according to XRF analysis of lithium residues generated in the solid-liquid separation process after water leaching.

성분ingredient Li2OLi 2 O Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 CaOCaO Na2ONa 2 O K2OK 2 O P2O5 P 2 O 5 Fe2O3 Fe 2 O 3 CoOCoO MnOMnO Cr2O3 Cr 2 O 3 MgOMgO CuOCuO NiONiO TiO2 TiO 2 함량
(wt%)
content
(wt%)
분석
불가
analysis
Impossible
25.825.8 66.266.2 0.40.4 0.10.1 0.50.5 0.10.1 1.61.6 -- 0.10.1 0.030.03 0.10.1 -- 0.010.01 0.040.04

SiO2와 Al2O3가 산성을, CaO와 MgO가 염기를 띄는 칼슘 알루미노실리케이트 물질로서, 물과 접촉시 수경성을 나타내지 않지만 알카리 자극제로서 소량의 소석회 등이 존재하게 되면 현저한 수경성을 나타내는 대표적인 잠재 수경성 물질이다.As a calcium aluminosilicate material in which SiO 2 and Al 2 O 3 are acidic and CaO and MgO are basic, it does not exhibit hydraulic properties when in contact with water, but it exhibits remarkable hydraulic properties when a small amount of slaked lime is present as an alkali stimulant It is a hydraulic material.

구체적으로, 알루미노실리케이트 화합물의 잠재 수경성 발현의 메커니즘은 다음과 같다. Specifically, the mechanism of latent hydraulic expression of the aluminosilicate compound is as follows.

알루미노실리케이트 화합물을 포함하는 리튬 잔사가 물과 접촉하면, 먼저 Ca, Mg 이온 등이 물에 상대적으로 쉽게 용출되어, 리튬 잔사 입자는 음전하로 대전된다. 이는, Ca-O 결합, Mg-O 결합이 Si-O 결합, 또는 Al-O 결합보다 상대적으로 약하기 때문에 결합이 쉽게 깨어져 Ca, Mg 이온 등이 물에 용출된다. When the lithium residue containing the aluminosilicate compound comes into contact with water, first, Ca, Mg ions, etc. are relatively easily eluted into the water, and the lithium residue particles are charged with a negative charge. This is because Ca-O bonds, Mg-O bonds are relatively weaker than Si-O bonds, or Al-O bonds, so the bonds are easily broken, and Ca and Mg ions are eluted in water.

이후 수용액 중의 양이온 H+와 H3O+이 음전하로 대전된 리튬 잔사 입자 표면으로 이동하여 불투성 피막 형성한다. After that, the cations H + and H 3 O + in the aqueous solution move to the surface of the negatively charged lithium residue particles to form an impermeable film.

알카리 자극제가 물과 반응하여 수용액 중의 (OH)- 농도를 증가시키고, 증가된 (OH)- 이온이 불투성 피막을 파괴한다. It destroys the ion impermeable film - the increasing concentrations and increasing (OH) - the alkali stimulant (OH) react with water in the aqueous solution.

(OH)- 이온에 의해 불투성 피막이 파괴되면서, 불투성 피막에 의해 용출되지 못하던 SiO4 -와 AlO2- 이온이 수용액 중으로 용출된다. (OH) - as film breaking impermeable by ions and impermeable novelties be eluted by coating SiO 4 - and AlO 2- ions are eluted into the aqueous solution.

수용액 중으로 용출된 SiO4 -, AlO2 - 이온이 Ca(OH)2와 반응하여, C-S-H gel 또는 C-A-H gel 불용성 염 형성함으로써, 강도가 발현된다. SiO 4 - and AlO 2 - ions eluted into the aqueous solution react with Ca(OH) 2 to form CSH gel or CAH gel insoluble salts, whereby the strength is expressed.

알루미노실리케이트 화합물로 이루어진 리튬 잔사는 포졸란 물질에 해당하므로, 시멘트 물질을 공존시키거나 (OH)-를 공급할 수 있는 source를 공존시키면 포졸란 반응을 일으킨다. Lithium alumino-silicate residue consisting of the compound, so that the pozzolanic material, to co-exist, the cement material or (OH) - when the coexistence source that can supply causes pozzolanic reaction.

상기 알카리 자극제는 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH), 수산화칼륨(Potassium hydroxide, KOH), 메타규산나트륨 (Sodium metasilicate, Na2SiO3), 수산화칼슘(Calcium hydroxide, Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, Mg(OH)2), 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 것일 수 있다. The alkali stimulating agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), magnesium hydroxide ( Magnesium hydroxide, Mg(OH) 2 ), and may be selected from the group consisting of a mixture thereof.

도 3은 수침출 후 고액분리 공정에서 발생되는 리튬 잔사의 입도분포를 나타낸 것이다. 3 shows the particle size distribution of lithium residues generated in a solid-liquid separation process after water leaching.

도 3은 리튬 잔사의 입도분포가 d(0.1): 4.25um, d(0.5): 25.817um, d(0.9): 129.642 um 임을 나타낸다. 즉, 입도 4.25um 이하인 입자의 부피가 전체 리튬 잔사 시료에서 10 부피%를 차지하고, 입도 25.817um 이하인 입자의 부피가 전체 리튬 잔사 시료에서 50 부피%를 차지한다. 또한, 입도 129.642um 이하인 입자의 부피가 전체 리튬 잔사 시료에서 90 부피%를 차지하는 것을 알 수 있다. 3 shows that the particle size distribution of the lithium residue is d(0.1): 4.25um, d(0.5): 25.817um, d(0.9): 129.642 um. That is, the volume of particles having a particle size of 4.25 μm or less occupies 10% by volume in the total lithium residue sample, and the volume of particles having a particle size of 25.817 μm or less accounts for 50% by volume of the total lithium residue sample. In addition, it can be seen that the volume of particles having a particle size of 129.642um or less occupies 90% by volume in the total lithium residue sample.

상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계는 분쇄 또는 분급에 의하여 이루어 질 수 있으며, 리튬 잔사의 입도는 0.075 mm 이하로 조절될 수 있다. 구체적으로 0mm초과, 및 0.075mm이하인 것일 수 있다. 이 경우, 포졸란 반응에 기여하지 않는 실리카 단결정상을 제거할 수 있으며, 리튬 잔사에는 포졸란 반응에 기여하는 알루미노실리케이트 성분만 존재하므로 알카리 자극제에 의한 가수 분해 및 이온 용출 반응이 원활하게 일어나고, 수경성이 효과적으로 발현될 수 있다. The step of adjusting the particle size of the lithium residue may be performed by grinding or classifying, and the particle size of the lithium residue may be adjusted to 0.075 mm or less. Specifically, it may be more than 0mm and less than 0.075mm. In this case, a single crystal phase of silica that does not contribute to the pozzolanic reaction can be removed, and since only aluminosilicate components that contribute to the pozzolanic reaction are present in the lithium residue, the hydrolysis and ion elution reactions by the alkali stimulator occur smoothly, and the hydraulic properties are It can be expressed effectively.

입도가 너무 큰 경우 리튬 잔사에 실리카 단결정상, 또는 Na(AlSi3O8) 등이 포함되어 수경성 발현을 저해할 수 있다. If the particle size is too large, a single crystal phase of silica or Na (AlSi 3 O 8 ) may be included in the lithium residue, thereby inhibiting hydraulic expression.

상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계 이전에, 상기 리튬 잔사를 수세하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 리튬 잔사를 수세하는 단계는 리튬 잔사를 물로 세척하여 pH를 중성영역(pH6 내지 pH7, 또는 pH6 내지 pH8)으로 조절하는 것을 말한다. 리튬 잔사에는 이전 황산 배소 공정에서 사용한 황산이 포함되어 있으므로, 산성을 나타낸다. Before the step of adjusting the particle size of the lithium residue, the step of washing the lithium residue may be further included. The step of washing the lithium residue with water refers to adjusting the pH to a neutral region (pH6 to pH7, or pH6 to pH8) by washing the lithium residue with water. Since the lithium residue contains sulfuric acid used in the previous sulfuric acid roasting process, it is acidic.

상기 리튬 잔사를 수세하는 단계를 수행하지 않고, 알카리 자극제와 혼합하는 경우, 투입된 알카리 자극제는 리튬 잔사에 잔류하는 황산 이온을 중화하기 위하여 소모된다. 따라서, 과량의 알카리 자극제 첨가하게 되어 제조 비용이 상승하는 문제가 발생한다. 또한, 잔존 황산 이온이 중화가 완료될 때까지 결합재의 강도를 발현시키는 불용성 염 생성을 억제시키므로, 수경성 발현이 지연될 수 있다. When the lithium residue is not washed with water and is mixed with an alkali stimulating agent, the injected alkali stimulating agent is consumed to neutralize sulfate ions remaining in the lithium residue. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost is increased due to the addition of an excessive amount of the alkali stimulant. In addition, since the residual sulfate ions suppress the formation of insoluble salts that express the strength of the binder until neutralization is completed, hydraulic expression may be delayed.

상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계는 리튬 잔사와 알카리 자극제 혼합물 100중량% 기준으로 상기 알카리 자극제 5 내지 15 중량%를 첨가하여 리튬 잔사와 혼합하는 것일 수 있다. The step of mixing the lithium residue and the alkali stimulating agent may include adding 5 to 15% by weight of the alkali stimulating agent based on 100% by weight of the lithium residue and the alkali stimulating agent mixture, and mixing the lithium residue with the lithium residue.

구체적으로, 알카리 자극제가 5중량%첨가된 경우 리튬 잔사는 95 중량% 첨가되는 것일 수 있다. 또한, 알카리 자극제가 15 중량% 첨가된 경우 리튬 잔사의 양은 85 중량%일 수 있다. Specifically, when 5% by weight of an alkali stimulating agent is added, the lithium residue may be added at 95% by weight. In addition, when 15% by weight of the alkali stimulating agent is added, the amount of the lithium residue may be 85% by weight.

상기 알카리 자극제 함량이 너무 적은 경우 가수분해 및 이온 용출이 충분히 일어나지 못하므로, 수경성이 발현되지 않거나, 수경성 발현 정도가 저조할 수 있다. 상기 알카리 자극제 함량이 너무 많은 경우 더 이상 강도가 증가하지 않음에도 불구하고, 알카리 자극제 사용량이 증가하여 제조 비용이 상승하는 문제가 있다. When the content of the alkali stimulating agent is too small, hydrolysis and ion elution may not occur sufficiently, and thus hydraulicity may not be expressed or the degree of hydroponic expression may be poor. If the content of the alkali stimulant is too high, although the strength does not increase any more, there is a problem that the amount of the alkali stimulant is increased, resulting in an increase in manufacturing cost.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. However, the following examples are only specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

제조예Manufacturing example

(1) 리튬 잔사 준비(1) Preparation of lithium residue

Li2O 함량 기준 약 1.5% 정도인 리튬 광석을 부유선광 등으로 장석과 운모등을 제거하여 Li2O 함량 약 6% 정도로 농축시킨 호주산 갤럭시광을 1000℃로 열처리 하여 β-spodumene으로 전이시킨 후 분쇄 처리하여 후속 공정에서의 반응성 향상을 위해 입도조정 하였다.After removing feldspar and mica from lithium ore with about 1.5% Li 2 O content based on flotation, etc., and then concentrating about 6% Li 2 O content, heat treatment at 1000°C to convert to β-spodumene. The particle size was adjusted to improve reactivity in the subsequent process by grinding.

입도 조정된 β-spodumene에 95% 황산을 무게비로 3배 첨가, 혼합한 후 250℃에서 1시간 황산 배소처리 하였다. 95% sulfuric acid was added 3 times by weight ratio to β-spodumene whose particle size was adjusted, mixed, and then roasted with sulfuric acid for 1 hour at 250°C.

황산 배소후 무게비로 5배의 물을 첨가, 교반하여 1시간 동안 수 침출하고, 필터프레스를 이용하여 고액 분리하고 이 과정에서 리튬 잔사를 회수 하였다.After roasting with sulfuric acid, 5 times the weight of water was added and stirred for 1 hour, followed by water leaching for 1 hour, followed by solid-liquid separation using a filter press, and lithium residue was recovered in this process.

필터프레스에서 회수한 리튬 잔사의 구성성분 과 함량을 XRF 와 ICP로 각각 분석하여 표 2과 표 3에 나타내었다.The composition and content of the lithium residue recovered from the filter press were analyzed by XRF and ICP, respectively, and are shown in Tables 2 and 3.

필터프레스에서 회수한 리튬 잔사의 함수율은 대략 39% 정도, 잔사의 pH는 약 3.1정도를 나타내었다.The moisture content of the lithium residue recovered from the filter press was about 39%, and the pH of the residue was about 3.1.

표 2에 나타낸 XRF 분석에 따르면 리튬 잔사는 Al2O3 약 26%, SiO2 약 66%인 알루미노실리케이트가 주성분인 물질로 구성되어 있으며, 이외에 Fe2O3가 약 1.6%, CaO, K2O, Na2O등 알카리 금속 원소가 각각 0.1~0.5% 정도 불순물 성분으로 함유하고 있음을 알 수 있다.According to the XRF analysis shown in Table 2, the lithium residue is composed of a material mainly composed of aluminosilicate, which is Al 2 O 3 about 26% and SiO 2 about 66%, and in addition, Fe 2 O 3 is about 1.6%, CaO, K It can be seen that alkali metal elements such as 2 O and Na 2 O are contained as impurities of 0.1 to 0.5%, respectively.

성분ingredient Li2OLi 2 O Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 CaOCaO Na2ONa 2 O K2OK 2 O P2O5 P 2 O 5 Fe2O3 Fe 2 O 3 CoOCoO MnOMnO Cr2O3 Cr 2 O 3 MgOMgO CuOCuO NiONiO TiO2 TiO 2 함량
(wt%)
content
(wt%)
분석
불가
analysis
Impossible
25.825.8 66.266.2 0.40.4 0.10.1 0.50.5 0.10.1 1.61.6 -- 0.10.1 0.030.03 0.10.1 -- 0.010.01 0.040.04

성분ingredient LiLi AlAl SiSi CaCa NaNa KK PP FeFe CoCo MnMn CrCr MgMg CuCu NiNi 함량
(wt%)
content
(wt%)
0.510.51 12.5912.59 28.4128.41 0.320.32 0.40.4 0.60.6 0.0630.063 1.111.11 <0.005<0.005 0.110.11 0.0230.023 0.210.21 <0.005<0.005 0.010.01

표 3에 나타낸 ICP분석 에 따르면 리튬 잔사는 Si/Al 원소 구성비는 약 2.3정도이다. 리튬 성분이 0.5% 정도 잔류하고 있으나, 이는 수침출 후 여과공정이 1회 수행되었으며, 잔사 함수율이 40wt%가량이므로, 리튬 성분이 충분히 빠져 나가지 못하고 리튬 잔사 내에 함수상태로 잔류하기 때문이다. According to the ICP analysis shown in Table 3, the lithium residue has a Si/Al element composition ratio of about 2.3. Although about 0.5% of the lithium component remains, this is because the filtration process was carried out once after water leaching, and the residual moisture content is about 40 wt%, so that the lithium component does not sufficiently escape and remains in the lithium residue in a water state.

리튬 잔사 내 잔류 리튬 성분은 수세, 여과 과정을 반복함으로써, 리튬 성분을 별도로 회수하고, 리튬 잔사 내 리튬 성분 잔류를 최소화할 수 있다. The lithium component remaining in the lithium residue can be separately recovered by repeating the washing and filtration processes with water, and the lithium component remaining in the lithium residue can be minimized.

도 2는 수득된 리튬 잔사의 XRD분석결과를 나타낸 것이다. 수득된 리튬 잔사 내에는 83.7 wt% 알루미노실리케이트가 포함된 것을 알 수 있다. 2 shows the results of XRD analysis of the obtained lithium residue. It can be seen that 83.7 wt% aluminosilicate was contained in the obtained lithium residue.

실시예Example

(2)리튬 잔사의 pH조정(2) pH adjustment of lithium residue

실시예 1 제조) 표 1에 나타낸 화학성분 조성을 가진 리튬 잔사 3Kg에 증류수 15Kg을 첨가, 고액비(물/리튬 잔사) 5/1조건으로 조정하고, 500rpm으로 3시간 교반 후 여과를 3회 반복하여 3회 수세한 잔사를 제조하였다.Example 1 Preparation) 15Kg of distilled water was added to 3Kg of lithium residue having the chemical composition shown in Table 1, adjusted to a high-liquid ratio (water/lithium residue) 5/1 condition, stirred at 500 rpm for 3 hours, and then filtered three times. A residue washed three times was prepared.

제조한 잔사의 pH를 폐기물 공정 시험방법의 pH 측정기준에 따라 측정하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The pH of the prepared residue was measured according to the pH measurement standard of the waste process test method, and the results are shown in Table 4 below.

비교예 1, 2 제조) 수세 조작을 1회, 2회만 각각 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실시하고, 제조한 잔사의 pH를 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.Comparative Examples 1 and 2 Preparation) Except that the water washing operation was performed only once and twice, it was carried out under the same conditions as in Example 1, and the pH of the prepared residue was measured and shown in Table 4 below.

구분division 고액비
(리튬 잔사/물 중량비)
High cost
(Lithium residue/water weight ratio)
수세(회)Water (times) 잔사 pHResidue pH
실시예1Example 1 1/51/5 33 6.086.08 비교예 1Comparative Example 1 1/51/5 1One 3.233.23 비교예 2Comparative Example 2 1/51/5 22 3.843.84

상기 표 4의 실시예 1에 나타낸 바와 같이 고액비 (리튬 잔사/물 중량비) 1/5의 조건으로 수세과정을 3회 반복하여 제조한 리튬 잔사의 pH는 6.08로서, 제조예의 리튬 잔사(pH 3.13)와 비교하여 Ph가 6.08로 상승하여 pH중성영역에 도달하였음을 확인하였다. 이는, 반복 수세과정에 의해 리튬 잔사내에 잔류하고 있던 과량의 미반응 황산용액이 제거되었기 때문이다. As shown in Example 1 of Table 4, the pH of the lithium residue prepared by repeating the water washing process three times under the condition of 1/5 of the high-liquid ratio (lithium residue/water weight ratio) was 6.08, and the lithium residue (pH 3.13) of the preparation example ), it was confirmed that the pH rose to 6.08 and reached the neutral pH range. This is because the excess unreacted sulfuric acid solution remaining in the lithium residue was removed by repeated washing with water.

그러나 비교예 1, 2의 경우 수세 단계를 1회 또는 2회만 실시한 경우에는 리튬 잔사의 pH는 각각 3.23, 3.84인 것으로 확인된다. 이는 리튬 잔사 내에 황산이 잔류하고 있음을 알 수 있다. However, in Comparative Examples 1 and 2, when the washing step was performed only once or twice, it was confirmed that the pH of the lithium residue was 3.23 and 3.84, respectively. It can be seen that sulfuric acid remains in the lithium residue.

리튬 잔사를 이용하여 무시멘트 결합제 원료로 제조하기 위해서는 알카리 작용에 의한 포졸란 반응이 일어나도록 알카리 자극재를 첨가해 주어야 한다. In order to produce a cementless binder material using lithium residue, an alkali stimulating material must be added to cause a pozzolanic reaction by an alkali action.

그러나, 잔사에 미반응 황산 용액과 같은 산 성분이 잔류하는 경우 첨가하는 알카리 성분이 잔사 내 잔류하는 미반응 산의 중화에 먼저 소모되므로, 포졸란 반응을 유도하기 위해서는 더 많은 알카리를 첨가해야 한다. However, when an acid component such as an unreacted sulfuric acid solution remains in the residue, the added alkali component is first consumed for neutralization of the unreacted acid remaining in the residue, and thus more alkali must be added to induce the pozzolanic reaction.

따라서, 리튬 잔사를 충분히 수세하여 잔사 내 잔류하고 있는 과잉의 미반응 황산을 제거하여 잔사의 pH를 중성영역으로 조정함으로써, 첨가하는 알카리 자극재의 첨가량을 감소시킬 수 있을 뿐 만 아니라, 첨가된 알카리 자극재가 최대한 효율적으로 포졸란 반응에 기여할수 있다. Therefore, by sufficiently washing the lithium residue with water to remove the excess unreacted sulfuric acid remaining in the residue and adjusting the pH of the residue to the neutral region, not only the amount of alkali stimulating material added can be reduced, but also the added alkali stimulation. Ash can contribute to the pozzolanic reaction as efficiently as possible.

(3) 리튬 잔사의 입도 조절(3) particle size control of lithium residue

실시예 2, 3) 실시예 1의 리튬 잔사를 체거름하여 0.075mm(75um)체 통과분 시료와 0.05mm(50um) 체 통과분 시료로 각각 분급, 선별하고, 이 시료에 대하여 XRD분석을 통한 결정상을 확인하고, 그 결과를 표 6에 나타내었다.Examples 2 and 3) The lithium residue of Example 1 was sieved and classified and sorted into 0.075 mm (75 um) sieve samples and 0.05 mm (50 um) sieve samples, respectively, and the samples were analyzed through XRD. The crystal phase was confirmed, and the results are shown in Table 6.

비교예 3, 4) 실시예 1의 리튬 잔사를 체거름 하여 0.075mm(75um)체 잔류분 시료와 0.1mm(100um)체 잔류분 시료로 각각 분급, 선별하고, 이 시료에 대하여 XRD분석을 통한 결정상을 확인하고, 그 결과를 표 6에 나타내었다. Comparative Examples 3 and 4) The lithium residue of Example 1 was sieved and classified into a 0.075 mm (75 um) sieve sample and a 0.1 mm (100 um) sieve sample, respectively, and the samples were analyzed by XRD. The crystal phase was confirmed, and the results are shown in Table 6.

구분division 입자 크기(체거름)
(mm)
Particle size (sieve)
(mm)
결정상 종류(XRD) 및 함량(WPPF:Whole powder profile fitting법)Crystal phase type (XRD) and content (WPPF: Whole powder profile fitting method)
실시예 2Example 2 0.075mm 이하0.075mm or less Aluminosillicate (Al2O3 4SiO2)Aluminosillicate (Al 2 O 3 4SiO 2 ) 실시예 3Example 3 0.05mm 이하0.05mm or less Aluminosillicate (Al2O3 4SiO2)Aluminosillicate (Al 2 O 3 4SiO 2 ) 비교예 2Comparative Example 2 0.1mm 미만, 0.075mm 초과Less than 0.1mm, more than 0.075mm Aluminosillicate (Al2O3 4SiO2)+ SiO2(15.7%) + Albite(7.1%)Aluminosillicate (Al 2 O 3 4SiO 2 )+ SiO 2 (15.7%) + Albite (7.1%) 비교예 3Comparative Example 3 0.1mm 초과More than 0.1mm Aluminosillicate (Al2O3 4SiO2)+ SiO2(16.0%) + Albite(7.5%)Aluminosillicate (Al 2 O 3 4SiO 2 )+ SiO 2 (16.0%) + Albite (7.5%)

상기 표 5의 실시예 2, 3에 나타낸 바와 같이 리튬 잔사 입도가 0.075mm 이하인 경우에는 알루미노실리케이트 화합물 단일상 결정으로 이루어진 것을 확인하였다. 그러나, 비교예 3, 4와 같이 입도가 0.075mm 초과하는 경우에는 알루미노실리케이트 화합물 이외에 포졸란 반응에 기여하지 않는 실리카 결정도 일부 포함되어 있음을 확인하였다. As shown in Examples 2 and 3 of Table 5, when the particle size of the lithium residue was 0.075 mm or less, it was confirmed that the aluminosilicate compound was made of a single phase crystal. However, when the particle size exceeds 0.075 mm as in Comparative Examples 3 and 4, it was confirmed that some silica crystals that do not contribute to the pozzolanic reaction in addition to the aluminosilicate compound were included.

즉, 리튬 잔사 입도를 0.075mm이하로 조정하는 경우 알루미노실리케이트 화합물 단일상 결정으로 이루어진 리튬 잔사를 얻을 수 있다.That is, when the particle size of the lithium residue is adjusted to 0.075 mm or less, a lithium residue composed of a single phase crystal of an aluminosilicate compound can be obtained.

(4)알카리 자극제 혼합(4) Alkaline stimulant mixture

실시예 4,5,6) 실시예 3의 리튬 잔사 70g에 알카리 자극재로서 NaOH를 무게비로 5%, 10%, 15% 각각 첨가하여 균일하게 혼합하여 무시멘트 결합재 원료를 각각 제조하였다. Examples 4, 5, 6) To 70 g of the lithium residue of Example 3, NaOH as an alkali stimulating material was added in a weight ratio of 5%, 10%, and 15%, respectively, and uniformly mixed to prepare a cementless binder raw material.

그리고 알카리 자극재 첨가조건에 따른 강도 발현 특성을 확인하기 위한 성형체를 제조하기 위해 모래를 각각 275g씩 균일하게 혼합하였다. In addition, 275g of sand was uniformly mixed each to prepare a molded body to check the strength development characteristics according to the addition conditions of the alkali stimulating material.

리튬 잔사, 알카리 자극재, 모래가 혼합된 물질을 5X5X5cm의 성형틀에서 성형체를 제조한 후, 60℃에서 24시간 건조한 후 탈형하고, 상온의 물에 침적한 상태로 양생하였다.A material in which lithium residue, alkali stimulus, and sand were mixed was prepared in a 5X5X5cm mold, dried at 60°C for 24 hours, demolded, and cured in a state immersed in water at room temperature.

양생시간에 따른 성형체의 강도특성을 평가하여, 그 결과를 표 6에 나타내었다.The strength characteristics of the molded body according to the curing time were evaluated, and the results are shown in Table 6.

상기 성형체 강도특성을 통해 포졸란 반응에 의한 강도 발현 효과를 확인할 수 있다. Through the strength characteristics of the molded body, the effect of expressing strength due to the pozzolanic reaction can be confirmed.

비교예 5, 6) 알카리 자극재로서 NaOH를 리튬 잔사 원료 중량비로 2.5%, 20%을 각각 첨가, 혼합하여 무시멘트 결합재 원료를 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 4, 5, 6과 동일한 방법으로 실시하고, 그 결과를 표 6에 나타내었다.Comparative Examples 5 and 6) The same method as in Examples 4, 5 and 6, except that NaOH as an alkali stimulating material was added and mixed with 2.5% and 20% by weight of lithium residue raw material, respectively, to prepare a cementless binder raw material. And the results are shown in Table 6.

  원료Raw material 알카리 자극재
(중량%)
Alkaline stimulant
(weight%)
압축강도Compressive strength
7일7 days 14일14 days 28일28 days 실시예 4Example 4 리튬 잔사, 0.05mmLithium residue, 0.05mm 55 125125 146146 171171 실시예 5Example 5 리튬 잔사, 0.05mmLithium residue, 0.05mm 1010 134134 146146 191191 실시예 6Example 6 리튬 잔사, 0.05mmLithium residue, 0.05mm 1515 164164 190190 232232 비교예 5Comparative Example 5 리튬 잔사, 0.05mmLithium residue, 0.05mm 2.52.5 5151 7373 9393 비교예 6Comparative Example 6 리튬 잔사, 0.05mmLithium residue, 0.05mm 2020 160160 187187 220220

상기 표 6의 실시예 4, 5, 6에 나타난 바와 같이 리튬 잔사 0.05mm 이하의 입도인 입자를 사용하고, 알카리 자극재로서 리튬 잔사 원료 대비 중량비로 5~15% 첨가하여 제조한 무시멘트 결합제를 적용한 성형체의 강도는 수중 양생기간이 증가함에 따라서 압축 강도특성은 증가함을 확인하였다. As shown in Examples 4, 5, and 6 of Table 6, a cementitious binder prepared by using particles having a particle size of 0.05 mm or less of a lithium residue and adding 5 to 15% by weight to a lithium residue raw material as an alkali stimulating material was used. It was confirmed that the strength of the applied molded article increased as the water curing period increased.

또한, 알카리 자극재의 첨가량이 5%에서 15%로 증가함에 따라서도 강도 발현 특성은 점차 증가하는 현상을 나타내고 있다.In addition, as the addition amount of the alkali stimulating material increases from 5% to 15%, the strength expression characteristics gradually increase.

그러나 알카리 자극재 첨가량이 5% 미만인 경우(비교예 5)에는 강도 발현 특성이 미미하고, 알카리 자극재 첨가량이 15% 이상인 경우(비교예 6)에는 더 이상의 강도 증가 현상은 나타나지 않고 정체되는 경향을 보임을 알 수 있다. However, when the amount of the alkali stimulating material added is less than 5% (Comparative Example 5), the strength expression characteristics are insignificant, and when the amount of the alkali stimulating material added is more than 15% (Comparative Example 6), there is no further increase in strength and a tendency to stagnate. Can be seen.

즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 리튬 광석에서 리튬을 추출하는 공정에서 발생되는 리튬 잔사를 이용하여 무시멘트계 결합제 조성물 및 무시멘트계 결합제의 제조가 가능하다. That is, it is possible to prepare a cementless binder composition and a cementless binder using lithium residue generated in the process of extracting lithium from lithium ore according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in a variety of different forms, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that it can be implemented with. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

Claims (12)

리튬 잔사; 및
알카리 자극제;를 포함하는 무시멘트계 결합재 조성물이되,
상기 리튬 잔사의 입도는 0.075mm 이하이고,
상기 결합재 조성물 100중량%에 대해, 상기 알카리 자극제 5 내지 15중량%이고,
상기 리튬 잔사는, 리튬 잔사 100중량%에 대해, 알루미노실리케이트 성분이 80중량% 이상인 것인,
무시멘트계 결합재 조성물.
Lithium residue; And
An alkali stimulating agent; a cementless binder composition containing,
The particle size of the lithium residue is 0.075mm or less,
With respect to 100% by weight of the binder composition, the alkali stimulating agent is 5 to 15% by weight,
The lithium residue, based on 100% by weight of the lithium residue, that the aluminosilicate component is 80% by weight or more,
Cementless binder composition.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 알카리 자극제는 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH), 수산화칼륨(Potassium hydroxide, KOH), 메타규산나트륨 (Sodium metasilicate, Na2SiO3), 수산화칼슘(Calcium hydroxide, Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, Mg(OH)2), 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 것인,
무시멘트계 결합재 조성물.
The method of claim 1,
The alkali stimulating agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), magnesium hydroxide ( Magnesium hydroxide, Mg (OH) 2 ), and those selected from the group consisting of mixtures thereof,
Cementless binder composition.
리튬 잔사를 준비하는 단계;
상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계; 및
상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계;를 포함하고,
상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계는 상기 리튬 잔사의 입도를 0.075mm 이하로 조절하고,
상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계는 리튬 잔사와 알카리 자극제 혼합물 100중량% 기준으로 상기 알카리 자극제 5 내지 15중량%를 리튬 잔사와 혼합하고,
상기 리튬 잔사를 준비하는 단계에서 상기 리튬 잔사는 리튬 잔사 100 중량%에 대해, 알루미노실리케이트 성분이 80중량% 이상 포함하는 것인,
무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법.
Preparing a lithium residue;
Adjusting the particle size of the lithium residue; And
Including; mixing the lithium residue and an alkali stimulating agent;
Adjusting the particle size of the lithium residue includes adjusting the particle size of the lithium residue to 0.075 mm or less,
In the step of mixing the lithium residue and the alkali stimulating agent, 5 to 15% by weight of the alkali stimulating agent are mixed with the lithium residue, based on 100% by weight of the lithium residue and the alkali stimulating agent mixture,
In the step of preparing the lithium residue, the lithium residue contains 80% by weight or more of an aluminosilicate component based on 100% by weight of the lithium residue,
Method for producing a cementless binder composition.
제5항에 있어서,
상기 리튬 잔사의 입도를 조절하는 단계 이전에,
상기 리튬 잔사를 수세하는 단계;를 더 포함하는 것인,
무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법.
The method of claim 5,
Before the step of adjusting the particle size of the lithium residue,
Washing the lithium residue with water; which further comprises,
Method for producing a cementless binder composition.
제6항에 있어서,
상기 리튬 잔사를 수세하는 단계에 의해 리튬 잔사의 pH가 중성 범위로 조절되는 것인,
무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법.
The method of claim 6,
The pH of the lithium residue is adjusted to a neutral range by washing the lithium residue with water,
Method for producing a cementless binder composition.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 리튬 잔사와 알카리 자극제를 혼합하는 단계에서
상기 알카리 자극제는 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH), 수산화칼륨(Potassium hydroxide, KOH), 메타규산나트륨 (Sodium metasilicate, Na2SiO3), 수산화칼슘(Calcium hydroxide, Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Magnesium hydroxide, Mg(OH)2), 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 것인
무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법.
The method of claim 5,
In the step of mixing the lithium residue and an alkali stimulant
The alkali stimulating agent is sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), sodium metasilicate (Na 2 SiO 3 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), magnesium hydroxide ( Magnesium hydroxide, Mg(OH) 2 ), and mixtures thereof.
Method for producing a cementless binder composition.
삭제delete 제5항에 있어서,
상기 리튬 잔사를 준비하는 단계에서
상기 리튬 잔사는 리튬 함유 광석으로부터 리튬을 추출하고 난 후, 수득되는 잔여물인 것인,
무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법.
The method of claim 5,
In the step of preparing the lithium residue
The lithium residue is a residue obtained after lithium is extracted from the lithium-containing ore,
Method for producing a cementless binder composition.
제5항에 있어서,
상기 리튬 잔사를 준비하는 단계는
리튬 함유 광석을 열처리하는 단계;
상기 열처리된 리튬 함유 광석을 분쇄하는 단계;
상기 분쇄된 리튬 함유 광석 내의 리튬 성분을 황산리튬으로 석출하는 단계;
상기 황산리튬을 물에 침출시키는 단계; 및
고액 분리에 의해 리튬 잔사를 수득하는 단계;를 포함하는 것인,
무시멘트계 결합재 조성물 제조 방법.
The method of claim 5,
The step of preparing the lithium residue
Heat-treating the lithium-containing ore;
Pulverizing the heat-treated lithium-containing ore;
Precipitating a lithium component in the pulverized lithium-containing ore as lithium sulfate;
Leaching the lithium sulfate into water; And
Comprising; obtaining a lithium residue by solid-liquid separation,
Method for producing a cementless binder composition.
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