KR102293751B1 - 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료 - Google Patents

알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염분과 불순물을 제거하여 시멘트 제조시 포함되는 알루미나를 대체할 수 있는 대체원료로 제공함으로써 환경오염의 방지와 더불어 부가가치를 증대시킬 수 있는 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료에 관한 것으로,
50 내지 60℃ 온도의 물 50L와, 알루미늄 폐집진 더스트 10kg을 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 분순물 제거를 위해 과산화수소수(H2O2) 1.5 내지 2.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 교반을 하는 1차 교반 단계(S100)와, 상기 1차 교반 후 전용교반기 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거하는 1차 배수 및 탈수단계(S200)와, 상기 탈수 후 50 내지 60℃ 온도의 물 50L를 그 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 염분 함유량 감소를 위해 수산화암모늄(NH4OH) 0.7 내지 1.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 교반을 하는 2차 교반 단계(S300)와, 상기 2차 교반 후 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거하는 2차 배수 및 탈수단계(S400)와, 상기 2차 배수 및 탈수단계에서 수득한 슬러지 상태의 알루미늄 폐집진 더스트를 진공 벨트 필터 또는 세라믹 디스크 필터에 투입하여 수분함량 5 내지 20% 이하가 되도록 수분을 제거하는 수분제거단계(S500)와, 상기 수분 제거 후 중량(g) 단위별로 포장을 하는 포장단계(S600)로 이루어진다.

Description

알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료{Method for manufacturing alumina substitute raw material for cement using aluminum waste dust collection dust and alumina substitute raw material for cement produced thereby}
본 발명은 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료에 관한 것으로 더욱 상세히는 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염분과 불순물을 제거하여 시멘트 제조에 포함되는 핵심원료로 제공함으로써 환경오염의 방지와 더불어 부가가치를 증대시킬 수 있는 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료에 관한 것이다.
일반적으로 알루미늄을 주성분으로 하는 주물 제품은 660 내지 800℃의 온도 조건에서 용융과정을 통해 제련 및 주조된다. 특히, 폐알루미늄을 제련공정을 통해 고순도의 알루미늄 주물 제품으로 생산되기까지 많은 공정을 거치게 되는데, 이 과정에서 다량의 알루미늄 폐집진 더스트가 필연적으로 발생된다.
상기와 같이 발생되는 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 성분중 알루미나(AL2O3)가 65 내지 90% 함유되었을 때는 재정련과정을 거처 알루미늄 성분을 회수를 하고, 알루미나(AL2O3)가 65% 이하 함유되었을 때는 폐기물 처리업체에서 유기성 오니를 혼합하여 매립처리를 하고 있으며, 매년 매립 처리되는 알루미늄 폐집진 더스트는 수십만톤에 달하는 것으로 알려져 있다.
이렇듯 매립 폐기되는 알루미늄 폐집진 더스트를 자원화하기 위하여 당업계에서 제시한 선행기술로는 특허출원 제10-2013-0112428호(발명의 명칭 : 폐알루미늄 분진과 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법)가 제시되고 있다.
상기 특허출원 제10-2013-0112428호에서는 알루미늄 금속의 용융 후 가공 또는 알루미늄 금속의 제련 후에 발생되어 분진 폭발의 위험성이 있는 폐알루미나 분진과, 대량으로 발생되나 재활용 가치가 거의 없는 국내의 유동층상 보일러에서 발생하는 비산재를 활용하여 전량 수입에 의존하고 있는 아우인계 시멘트 조성물 제조방법이 게시되어 있다.
또 다른 선행기술로는 특허출원 제10-2016-0075560호(발명의 명칭 : 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료)가 있다.
상기 특허출원 제10-2016-0075560호는 알루미늄 제련공정에서 발생하는 알루미늄 더스트를 매립 처리하지 않고 자원화하기 위하여 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염분 성분을 저감 시키고, 이를 슬러리와 혼합하여 시멘트 대체원료로 제조하는 방법에 대해 게시되어 있다.
따라서 상기 알루미늄 폐집진 더스 트에 포함되어 있는 알루미나(AL2O3)는 시멘트의 원료로 사용되고 있음을 확인할 수 있으며, 그렇게 하기 위해서는 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 각종 불순물과 염분을 기준치 이하로 처리하여야 한다는 것이다.
그러나 상기 특허출원 제10-2013-0112428호는 알루미늄 폐집진 더스트에 포함된 염분 및 불순물을 제거하는 공정을 취하지 않기 때문에 당 업계에서 해당 기술적 사상으로 제조된 제품에 대해 사용불가로 판단을 하고 있으며, 상기 특허출원 제10-2016-0075560호에서 게시된 기술적 사상의 경우 염분(염소)을 일정수준 이하로 맞출수는 있으나, 수차례에 걸친 반복 공정으로 인해 대체원료로 제조함에 소요되는 원가가 부담된다는 문제점이 있었다.
1. 특허출원 제10-2013-0112428호(발명의 명칭 : 폐알루미늄 분진과 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법). 2. 특허출원 제10-2016-0075560호(발명의 명칭 : 알루미늄 폐집진 더스트로부터 시멘트 대체원료를 제조하기 위한 제조방법과 그에 의해 제조된 시멘트 대체원료).
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 인식하여 신속하고 간편한 공정으로 당업계에서 요구하는 시멘트 및 알루미나의 대체원료 수준에 알맞은 제품을 제조할 수 있도록 하는 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법은 50 내지 60℃ 온도의 물 50L와, 알루미늄 폐집진 더스트 10kg을 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 분순물 제거를 위해 과산화수소수(H2O2) 1.5 내지 2.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 교반을 하는 1차 교반 단계(S100)와, 상기 1차 교반 후 전용교반기 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거하는 1차 배수 및 탈수단계(S200)와, 상기 배수 및 탈수 후 50 내지 60℃ 온도의 물 50L를 그 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 염분 함유량 감소를 위해 수산화암모늄(NH4OH) 0.7 내지 1.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 교반을 하는 2차 교반 단계(S300)와, 상기 2차 교반 후 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거하는 2차 배수 및 탈수단계(S400)와, 상기 2차 배수 및 탈수단계에서 수득한 슬러지 상태의 알루미늄 폐집진 더스트를 진공 벨트 필터 또는 세라믹 디스크 필터에 투입하여 수분함량 5 내지 20% 이하가 되도록 수분을 제거하는 수분제거단계(S500)와, 상기 수분 제거 후 중량(g) 단위별로 포장을 하는 포장단계(S600)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수분제거단계(S500)에 이후에는 고객의 요구에 따라 필요시 소성공정을 거친다음 중량(g) 단위별로 포장할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본원 발명의 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료는 대체원료로 제조에 소요되는 공정이 간편하면서 신속하며, 무엇보다 불순물 및 염분 함유량이 업체에서 요구하는 기준치에 적합하여 시멘트 제조에 포함되는 알루미나를 대신할 수 있음에 따라 환경오염의 방지는 물론, 부가가치 증대에도 일익을 담당할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 보인 제조공정도
이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시 예에 따라 본 발명에서 제공하는 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료에 대해 설명하면 하기와 같다.
먼저, 본원 발명에서 제시하는 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법은 도 1에서 도시된 바와 같이 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트 대체원료 제조방법은 50 내지 60℃ 온도의 물 50L와, 알루미늄 폐집진 더스트 10kg을 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 과산화수소수(H2O2) 1.5 내지 2.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 1차 교반을 실시한다(S100).
상기 물의 온도는 상온상태에 비해 따뜻한 상태로 유지토록 함으로써 반응 속도를 빠르게 진행할 수 있으며, 상기 1차 교반 후 전용교반기 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거한다(S200).
상기 배수 및 탈수제거단계(S200)에서는 과산화수소수(H2O2)와 반응하여 철(Fe), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 구리(Cu), 크롬(Cr) 등의 불순물이 동시에 제거된다.
상기 배수 및 탈수 후 50 내지 60℃ 온도의 물 50L를 그 전용교반기에 투입 하여 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 수산화암모늄(NH4OH) 0.7 내지 1.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 2차 교반을 실시하고(S300), 상기 2차 교반 후 내부에 투입되었던 액상의 물질을 2차 배수 및 탈수 처리한다(S400).
수산화암모늄(NH4OH)을 투입하게 되면 염분에 포함된 염화나트륨(NaCl)이 반응을 하여 용액 내 각각의 양이온으로 공존함으로써 아쿠아(Aqua) 상태가 되는 것이다.
상기 2차 배수 및 탈수단계에서 수득한 슬러지 상태의 알루미늄 폐집진 더스트(Dust)를 공지의 기계 장치 중 진공 벨트 필터(VACUUM BELT FILTER) 또는 세라믹 디스크 필터(CERAMIC DISC FILTER)에 투입하여 수분함량 5 내지 20% 이하가 되도록 수분을 제거(S500)한 상태로 중량(g) 단위별로 포장(S600) 후 납품을 할 수도 있고, 수분 제거단계(S500)에서 수득한 알루미늄 폐집진 더스트를 1,000 내지 1,400℃ 온도 조건에서 30 내지 60분 동안 소성 공정(S550)을 진행한 다음, 중량(g) 단위별로 포장(S600)을 하여 납품을 할 수도 있다.
즉, 납품 방법이 2가지로 나뉠 수 있는바, 이는 고객이 원하는 조건에 알맞게 공정처리를 한 후 납품하는 방법이나, 불순물을 제거하거나 염분을 제거하는 것과는 무관하며, 아울러 수분제거 단계 이후에는 간단한 건조공정이 추가될 수 있으나 이 역시 선택사항에 불가하다.
상기와 같은 과정을 자동화하여 연속 반복처리함으로써 지속적인 시멘트용 알루미나를 대체할 수 있는 대체원료로 생산 가능한 것이며, 소성 후에는 요구에 따라 분말 상태 또는 브리켓(BRIQUET) 형태로 가공 후 시멘트 제조업체는 물론 내화벽돌을 제조하는 업체 등 알루미나를 필요로하는 업체에 납품을 할 수도 있다.
본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성 요소의 부가, 변경 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
S100 : 1차 교반 단계
S200 : 1차 배수 및 탈수단계
S300 : 2차 교반 단계
S400 : 2차 배수 및 탈수단계
S500 : 수분제거단계
S550 : 소성단계
S600 : 포장단계

Claims (3)

  1. 50 내지 60℃ 온도의 물 50L와, 알루미늄 폐집진 더스트 10kg을 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 불순물 제거를 위한 과산화수소수(H2O2) 1.5 내지 2.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 교반을 하는 1차 교반 단계(S100); 와,
    상기 1차 교반 후 전용교반기 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거하는 1차 배수 및 탈수단계(S200); 와,
    상기 배수 및 탈수 후 50 내지 60℃ 온도의 물 50L를 그 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 염분 함유량 감소를 위한 수산화암모늄(NH4OH) 0.7 내지 1.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 교반을 하는 2차 교반 단계(S300); 와,
    상기 2차 교반 후 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거하는 2차 배수 및 탈수단계(S400); 와,
    상기 2차 배수 및 탈수단계에서 수득한 슬러지 상태의 알루미늄 폐집진 더스트를 진공 벨트 필터 또는 세라믹 디스크 필터에 투입하여 수분함량 5 내지 20% 이하가 되도록 수분을 제거하는 수분제거단계(S500); 와,
    상기 수분 제거 후 중량(g) 단위별로 포장을 하는 포장단계(S600);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법.
  2. 50 내지 60℃ 온도의 물 50L와, 알루미늄 폐집진 더스트 10kg을 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 불순물 제거를 위한 과산화수소수(H2O2) 1.5 내지 2.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 교반을 하는 1차 교반 단계(S100); 와,
    상기 1차 교반 후 전용교반기 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거하는 1차 배수 및 탈수단계(S200); 와,
    상기 탈수 후 50 내지 60℃ 온도의 물 50L를 그 전용교반기에 투입 후 40 내지 120rpm의 속도로 교반을 하면서 그 전용교반기의 내부에 염분 함유량 감소를 위한 수산화암모늄(NH4OH) 0.7 내지 1.5L를 투입 후 100 내지 150분 동안 교반을 하는 2차 교반 단계(S300); 와,
    상기 2차 교반 후 내부에 투입되었던 액상의 물질을 배수 및 탈수하여 제거하는 2차 배수 및 탈수단계(S400); 와,
    상기 2차 배수 및 탈수단계에서 수득한 슬러지 상태의 알루미늄 폐집진 더스트를 진공 벨트 필터 또는 세라믹 디스크 필터에 투입하여 수분함량 5 내지 20% 이하가 되도록 수분을 제거하는 수분제거단계(S500); 와,
    상기 수분 제거 단계에서 수득한 알루미늄 폐집진 더스트를 1,000 내지 1,400℃ 온도 조건에서 30 내지 60분 동안 소성을 하는 소성단계(S550); 와,
    상기 소성단계 후 중량(g) 단위별로 포장을 하는 포장단계(S600);
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항 중 선택된 어느 한 항에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 시멘트용 알루미나 대체원료.
KR1020200024724A 2020-02-28 2020-02-28 알루미늄 폐집진 더스트를 이용한 시멘트용 알루미나 대체원료 제조방법 및 그로써 제조된 시멘트용 알루미나 대체원료 KR102293751B1 (ko)

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